Aula 3Fontes energéticas

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Aula 3Fontes energéticas
No planeta, são encontrados diversos tipos de fontes energéticas. A matriz energética mundial é baseada no consumo de fontes de energia não renováveis; porém, com o aquecimento global no Brasil e no mundo, a mudança na característica energética deve ser feita. Fontes alternativas estão sendo implantadas e procuradas a fim de renovar a matriz energética. As fontes energéticas podem ser classificadas de duas formas:
Fontes primárias de energia são aquelas que ocorrem da natureza como os combustíveis fósseis, água, vento e radiação solar. Já as fontes secundárias são obtidas a partir das fontes primárias, por exemplo: do petróleo é retirada a gasolina e o gasóleo.
Chamamos de alternativas energéticas todas as fontes energéticas primárias, tecnologias de transformação e conversão, objetivando a produção e uso final de eletricidade, calor ou movimento, além das tecnologias associadas de armazenamento, automação e controle e eficiência energética. Este conceito se difere de energia alternativa. Por energia alternativa, fica subentendida uma opção, um uso que substitui outra fonte. De maneira geral, a energia alternativa se apresenta mais adequada a um conceito particular, à visão de um consumidor. Quando se pensa em planejamentos nacionais e/ou empresariais, o conceito mais adequado é o de alternativas energéticas, pois, nesse contexto, todas as opções são aplicáveis, visando explorar o melhor potencial de cada uma.
É importante perceber que não são apenas as fontes alternativas que terão um importante papel no futuro, mas também os processos alternativos em transformação e uso e o encadeamento de conceitos e tecnologias. Perceba que fontes e tecnologias alternativas, em geral, são aplicáveis em uma menor escala. Tal escala é aderente às propostas da chamada geração distribuída, realizada próxima ao local de consumo. A geração distribuída é um caminho para as redes inteligentes, que, por sua vez, têm, como um dos pilares, o veículo elétrico. Um importante pilar para a eficiência energética – trata-se da modificação do processo de mobilidade, pelo uso de uma tecnologia que, em seu balanço global, demonstra um maior aproveitamento energético, como é o caso dos veículos elétricos. Note que a eficiência energética é maior que apenas este conceito. É possível também aplicá-la em fontes e processos tradicionais. Tudo isso leva à busca e à realização de uma matriz energética futura possível e sustentável. Em suma: fontes, processos, transformações e usos constituem as Alternativas Energéticas, indicada na Figura 3.
Figura 3: Alternativas energéticas (CEMIG, 2012)
O encaminhamento futuro da energia depende de inúmeros fatores, o que torna a questão energética bastante ampla e complexa. A solução não se trata de uma única ação, mas um conjunto de ações por parte de governos, academias, empresas e sociedade em geral. Todas as fontes de energia terão o seu papel, onde for mais adequado. E não se pode prescindir de nenhuma forma ou fonte. Por outro lado, as pessoas necessitarão participar ativamente da construção da sociedade e dos sistemas energéticos do futuro, deixando a passividade de apenas consumidores.
A tecnologia terá um papel preponderante na construção de novos sistemas, modelos, aproveitamentos. Os reflexos e resultados de desenvolvimentos de: redes inteligentes, reatores nucleares de quarta geração, capturam e sequestram de carbono, veículos elétricos, certamente modificarão o modo de vida da sociedade.
Villava e Gazoli (2013) afirmam que as tradicionais fontes de energia ainda constituem a base mundial da geração de eletricidade – como as grandes usinas hidrelétricas, termelétricas a carvão e petróleo e usinas nucleares. Entretanto, tem-se observado a participação crescente de fontes alternativas de eletricidade em muitos países. Alguns exemplos são as pequenas centrais hidrelétricas, os geradores eólicos, os sistemas solares térmicos, os sistemas fotovoltaicos e as termelétricas e microturbinas alimentadas a biogás, oriundo da decomposição de resíduos sólidos urbanos. O conceito de energia alternativa não é exclusivo das fontes renováveis, entretanto, a maior parte dos sistemas alternativos de geração de eletricidade emprega fontes renováveis.
Contudo, embora ainda tímidas e com participação muito reduzida na matriz energética mundial, o uso das fontes alternativas vem crescendo muito em todo o planeta. Em diversos países, apesar de suprirem apenas uma fração da demanda de eletricidade, essas fontes já são consideradas maduras e ocupam importante espaço nas políticas públicas e nos investimentos privados. Os custos das fontes alternativas de energia estão caindo com o aumento da escala de utilização e o preço da energia elétrica por elas gerada em muitos países já se equipara ao das energias produzidas pelas fontes tradicionais. Exemplo disso é a energia eólica que vem aumentando no Brasil, cujo mais novo Parque Eólico é o da Bahia, situado na cidade de Caetité.
Além de todas as vantagens citadas, a utilização de fontes alternativas motiva o desenvolvimento tecnológico e traz benefícios econômicos indiretos. Normalmente, as vantagens econômicas das fontes de energia são analisadas apenas sob a ótica do custo da energia elétrica produzida, entretanto existem ganhos associados quando se utilizam fontes alternativas.
As energias atualmente empregadas no mundo são: energia hidrelétrica, solar térmica, solar fotovoltaica, eólica, oceânica, geotérmica, biogás etc. Acompanhe a figura 4 abaixo e perceba a relação entre as diversas fontes de energias existentes:
Figura 4: Principais fontes energéticas (CEMIG, 2012)
Agora, acesse o site da Petrobrás e leia mais sobre as fontes de energias. Assista, também, as animações explicativas disponibilizadas em tópico.
Retomando a nossa leitura, veremos que, além da utilização das fontes de energias, outras questões envolvem os impactos ambientais. Vejamos algumas delas.
Segundo Silva (2003), a sustentabilidade implica a manutenção dos recursos naturais para futuras gerações. Aliado a isso, outro desafio de tal envergadura, é o atendimento da população sem acesso à energia elétrica. É notável que, aproximadamente, 1,6 bilhões de pessoas ainda não têm acesso à energia elétrica ou outras formas de energia comercial e que os 20% mais pobres usem somente 5% do total de energia consumida no mundo. Globalmente, a demanda por energia está aumentando em sintonia com o desenvolvimento socioeconômico. Além disso, há grandes disparidades no nível de consumo, não só entre diferentes países, mas também entre ricos e pobres no mesmo país. Conforme as conclusões do World Energy Outlook, a demanda primária de energia mundial e as emissões de carbono crescerão respectivamente 65% e 70% entre 1995 e 2020, e os combustíveis fósseis responderão por mais de 90% da demanda primária de energia em 2020.
Quanto ao efeito estufa, várias conferências têm sido realizadas para atingir um acordo entre os países que possuem as maiores cotas de emissão dos gases de efeito estufa. O protocolo de Kyoto estabeleceu em 1997 limites para a emissão de gases de efeito estufa para os países signatários do acordo. Para atingir os objetivos do acordo, os países pertencentes à Agência Internacional de Energia (IEA) chegaram a quatro alternativas:
Menor uso dos serviços de energia com aquecimento, iluminação, transporte, motores e secagem industrial.
Diminuição da quantidade de energia necessária para produzir uma unidade de serviço de energia, através do desenvolvimento e uso de sistemas, tecnologias de uso final e suprimento energético mais eficientes.
Mudança dos combustíveis fósseis para os combustíveis não fósseis e dos hidrocarbonetos de molécula maior para os hidrocarbonetos de molécula menor.
Remoção do carbono dos gases de saída da combustão e armazenamento.
(SILVA et al., 2003).
A segunda opção implica no desenvolvimento de novas tecnologias de conversão energética, que sejam mais eficientes, ou seja, que consigam retirar mais energia das fontes primárias, e que possuam menorimpacto ambiental. Por isso, o desenvolvimento de novas tecnologias de conversão e os melhoramentos nas atualmente utilizadas são os objetivos principais do empenho de governos, indústrias e da sociedade em geral para atingir a sustentabilidade.
Países industrializados, que, de acordo com o Protocolo de Kyoto, têm a obrigação de reduzir as emissões de gases-estufa, investem em projetos fora de seus territórios, que procuram eliminar o metano ou dióxido de carbono.
Os recursos energéticos existentes são: petróleo, carvão mineral, gás natural, hidrelétrica, eólica, solar, oceânica, geotérmica, biogás, biomassa, nuclear. Os impactos envolvendo o petróleo estão associados a dois segmentos, a saber:
Upstream: está ligado às atividades de pesquisa, exploração e produção, isto é, “trazer para cima” o óleo a ser prospectado.
Downstream: envolve essencialmente o refino de petróleo bruto, tratamento do gás natural, o transporte, a comercialização e a distribuição de derivados.
(Cardoso, 2008)
Os impactos do upstream são desde um derramamento, pois as fontes onshore (terrestre) estão se exaurindo e parte-se para extrações offshore (marinho), sendo em águas profundas e ultraprofundas (pré-sal). Essas áreas costeiras são especialmente vulneráveis, por causa da fragilidade de seus ecossistemas e da importância da navegação no transporte de petróleo. O óleo, insolúvel na água, causa diretamente: sufocamento de peixes; afeta aves e mamíferos marinhos; adere às raízes de plantas em ecossistemas costeiros; mata fitoplâncton e zooplâncton. Exemplos de alguns acidentes desse tipo foram em 1989: naufrágio do petroleiro Exxon Valdez no Alasca, derramando 250.000 barris de petróleo; em 2010: a refinaria Deepwater Horizon, arrendada para a BP para a exploração de águas profundas e ultraprofundas até 2400m, explodiu e afundou, matando 11 pessoas, e levando a um vazamento de 4,9 milhões de barris no Golfo do México, durante 88 dias. Devido à magnitude do desastre, várias tentativas foram feitas para minimizar os impactos, algumas cercadas de polêmica, como o uso de dispersantes químicos. Na perfuração, o substrato é revolvido, lamas e detritos são descartados.
O dowstream, os impactos causados pelo petróleo, vão desde vazamento, devido o transporte para a terra como, também, no refino efluente líquido (água é utilizada em vários processos e hidrocarbonetos podem ser liberados não intencionalmente), resíduos sólidos (lamas, catalisadores de processo exaustos, cinzas de incineradores e borras de filtração) e emissões de CO2 e NOx, responsáveis pelo aquecimento global e chuva ácida, respectivamente, são liberadas para o ecossistema. Entre os derivados do petróleo, esses níveis de emissão podem variar de um combustível para outro. Contaminação do solo e das águas subterrâneas; incêndio etc.
A fixação de moradia em locais sem infraestrutura de saneamento básico ou em áreas de risco, o adensamento populacional em determinadas áreas e a presença de vazios urbanos em outras e, principalmente, a instalação de processos produtivos industriais em meio a áreas de ocupação urbana residencial ou de lazer representam alguns fatores que impactam o solo de forma negativa e contribuem para a diminuição da qualidade de vida da população local.
Entre as atividades agropastoris, destaca-se a utilização de fertilizantes ou de adubos químicos e defensivos agrícolas na produção de alimentos. Adição de fertilizantes ao solo visa atender à demanda de nutrientes das culturas. Em ordem decrescente das quantidades exigidas pela planta, são cerca de dezesseis os elementos necessários assimilados pelo vegetal, principalmente a partir de suas formas minerais ou mineralizadas encontradas em solução no solo. Os macronutrientes principais são o nitrogênio, o fósforo e o potássio. Em seguida, estão os macronutrientes secundários: cálcio, magnésio, enxofre. Por fim, os micronutrientes como o ferro, manganês, cobre, zinco, bor, molibdênio e cloro.
Os fatores que determinam a maior ou menor quantidade dessas emissões são: as características do combustível, a localização e forma de extração do petróleo, a eficiência de conversão da energia da queima em energia elétrica, além das emissões relacionadas ao suprimento de combustível e à construção/desativação da planta. A avaliação dos impactos dos diferentes empreendimentos pode ser realizada pela metodologia chamada Análise de Ciclo de Vida (ACV).
Análise do ciclo de vida (ACV) ou "análise ambiental do ciclo de vida" é uma ferramenta que permite a quantificação das emissões ambientais ou a análise do impacto ambiental de um produto, sistema, ou processo. Essa análise é feita sobre toda a "vida" do produto ou processo, desde o seu início (por exemplo, desde a extração das matérias-primas no caso de um produto) até o final da vida (quando o produto deixa de ter uso e é descartado como resíduo), passando por todas as etapas intermediárias (manufatura, transporte, uso). Por essa razão, esta análise é também chamada de "análise do berço à cova".
Leia um pouco mais sobre as consequências do acidente nuclear ocorrido em Chernobyl para as pessoas e o meio ambiente.
Os problemas causados pela energia hidrelétrica estão associados à água represada que alaga a faixa costeira, inundando povoados relíquias sagradas e ecossistemas, e a característica do rio é permanentemente alterada. Os efeitos são particularmente devastadores aos peixes migratórios e apenas parcialmente remediados pelas escadas para peixes.
No caso específico das marés, a construção de barragens em estuários diminui a turbidez da água ao redor, aumentando o fitoplâncton e alterando a cadeia alimentar, interrompe a migração de peixes, altera a salinidade da água local, o fluxo do estuário e prejudica as praias próximas.
O carvão mineral emite dióxido de carbono e de material particulado, metais pesados, compostos de enxofre (SOx) e nitrogênio (NOx) são responsáveis por chuva ácida, pois reagem com a gotícula de água deixando o pHé armazenado. As novas tecnologias de desenvolvimento de reatores nucleares indica que os reatores do futuro não produzirão o chamado lixo radioativo, uma vez que este rejeito poderá ser o combustível para outro reator e assim até que o risco e a periculosidade sejam eliminados.
Devastadores consequências dos acidentes ambientais utilizando a energia nuclear podem ser exemplificados em Chernobyl na Ucrânia em abril de 1986, Fukushima no Japão em março de 2011.
A ideia de que o CO2 é um “vilão poluente”, surgiu devido a teoria de Carl Sagan (1934-1996) que questionava o porque da temperatura da Terra era alta se a energia solar era baixa. Com isso, ele supôs que os teores de CO2 atuava como gases estufa, que impediram o congelamento de toda a Terra. Assim, muitos cientistas aderiram à teoria de o aquecimento global ser causado pelo gás carbônico.
A energia geotérmica utiliza o fluido geotérmico que tem alto índice de minerais e gases dissolvidos. Em usinas em que parte do fluido é liberada para a atmosfera, pode haver contaminação de compostos como gás carbônico, sulfeto de hidrogênio, metano, amônia, mercúrio, arsênico e outros. O grande consumo de água, para resfriamento e injeção, também pode causar problemas em regiões onde ela é pouco disponível. O processo de perfuração causa poluição sonora e pode desencadear terremotos na região. A retirada do fluido geotérmico, se não for acompanhada de injeção, pode causar abalos na região.
Os problemas ocasionados pela energia oceânica são muito específicos, devido à variedade de dispositivos que estão sendo desenvolvidos. Todos eles podem, potencialmente, perturbar o leito do mar, causar mudanças de comportamento da vida marinha, contaminar as águas, capturar acidentalmente animais selvagens, causar ruídos subaquáticos ou aéreos. Além disso, há a questão do impacto visual dos dispositivos que ficam fora da linha d’água e possíveis interferências na comunicação e na navegação.
Outra forma de energia alternativa é a eólica. Apesar das grandes vantagens, aves e morcegos podem colidir com as pás em instalações de difícil visualização, localizadas, sobretudo, em rotas de migração de pássaros. Essa causa de mortes de aves, entretanto, não constitui um caso sério na grande maioria dos parques eólicos. No caso de parques offshore, somam-se os impactos sobre a vida marinha e a pesca, embora estes também não sejam acentuados.
Existe a possibilidade de interferências em radares e telecomunicações pela reflexão de radiações eletromagnéticas pelos aerogeradores. Para evitar esse problema, deve-se realizar um estudo mais detalhado quando da instalação de parques eólicos próximos a aeroportos e sistemas de retransmissão.
De maneira geral, sob o ponto de vista ambiental, podem ser citados os seguintes impactos ambientais relacionados à energia solar:
Como aspecto negativo, tem-se a demanda de grandes extensões de terra para a conversão de uma quantidade de energia elétrica ou de calor desejada.
Os fatores de emissão de gases estufa em toda a cadeia de produção da eletricidade, a partir da tecnologia solar fotovoltaica, variaram aproximadamente entre 25 e 40 g CO2 equiv. / kWh. Esses valores são mais baixos que as emissões por fontes fósseis, porém mais altos que todas as fontes renováveis.
Dos impactos causados pela energia do biogás, tem-se o fato de que as emissões de gás carbônico podem ser diminuídas, mas não desaparecem.
Segundo Villalva e Gazoli (2013), a biomassa vegetal pode ser reconstituída pelo plantio, portanto, é uma fonte renovável de energia. Desconsiderando aspectos negativos como a necessidade de grandes áreas de plantio e a exaustão dos solos, a biomassa é considerada uma fonte limpa de energia, pois o carbono emitido na sua queima é depois capturado da atmosfera, pelas plantas na realização da fotossíntese dentro de um ciclo fechado de queima e replantio.
O etanol contribui para a formação de ozônio troposférico (fenômeno conhecido como smog), e o biodiesel produz mais óxido de nitrogênio que o diesel, devido à presença de largas quantidades de substâncias nitrogenadas no corpo das plantas. Outro impacto negativo do uso de biocombustíveis é o desmatamento de mata nativa para a plantação de matéria-prima, além da agressão e empobrecimento do solo quando há monocultura extensiva (Cemig).
As discussões ambientais geralmente giram em torno da sustentabilidade; um assunto instigante e muito debatido. Ela advém da percepção de que a atividade humana está consumindo recursos naturais a uma velocidade que ultrapassa a capacidade de recuperação da natureza. A sustentabilidade implica a manutenção desses recursos para futuras gerações. Cada recurso energético apresenta impactos ambientais, com grande intensidade ou baixa intensidade. Mas ainda estamos longe de saber qual é a melhor forma de promover o uso consciente de energia e, assim, proteger o meio ambiente.
Vídeo da Unidade
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