Apostila 1 Energia (1)

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Apostila 1 – Energia 
 
IFSC – Joinville – Disciplina de eficiência energética – IV Módulo Eletroeletrônica. Prof. Roberto Sales. Página 1 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA – EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 
CURSO ELETRO-ELETRÔNICA 
 
 
 
 
IV Módulo – Concomitante 
 
 
Apostila 1 – Energia 
 
 
 
 
2012 
 
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Energia 
O que é energia? 
 É a capacidade de realizar trabalho. Para realizar qualquer tarefa é necessário fazer uso de uma 
capacidade interna ou externa ao homem, que chamamos de energia ou, ainda, “é aquilo que permite a 
mudança de configuração de um sistema, vencendo a força que se opõe a essa mudança” (Maxwell – 
1872). Também podemos dizer que energia é “a medida da capacidade de realizar trabalho”. 
 A energia esta contida no universo, somente se pode usar a energia existente, não sendo possível 
criar ou destruir a energia. 
 “Um conceito muito associado à energia é o da potência, que corresponde ao fluxo de energia no 
tempo, de enorme importância ao se tratar de processos humanos e econômicos, onde o tempo é 
essencial”. Em física, potência é a grandeza que determina a quantidade de energia concedida por uma 
fonte a cada unidade de tempo. Em outros termos, potência é a rapidez com a qual uma certa quantidade 
de energia é transformada ou é a rapidez com que o trabalho é realizado. 
A energia tem disponibilidade limitada: 
 Recursos naturais 
Aumento de preço 
 
A energia afeta todos os setores da economia: 
Trabalho 
Ambiente 
Relações internacionais 
Influencia nossas vidas 
Moradia 
Alimentação 
Transporte 
Lazer 
Informação 
 
Uso dos recursos energéticos libertou-nos dos trabalhos penosos e multiplicou a eficiência dos 
esforços produtivos. 
 
Curiosidade: A potência consumida/dissipada por um ser humano é em torno de 100 watts, variando de 85 
W durante o sono a 800 W ou mais enquanto pratica desporto. Ciclistas profissionais tiveram medições de 
2000 W de potência realizada por curtos períodos de tempo. 
 
 
 
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Consumo de energia no mundo 
A população do mundo atingiu 1 bilhão de pessoas em 1800, ano da descoberta da geração da 
energia elétrica com o italiano Alessandro Volta criando a primeira pilha com placas de zinco e cobre. Em 
2011 somos 7 bilhões de habitantes no planeta, um crescimento de 600 % em 211 anos, correspondendo a 
2,84 % ao ano. 
 
O consumo mundial de energia elétrica atingiu, em 2005, 18.000 de TWh. No Brasil neste mesmo 
ano consumimos 361,5 TWh. 
 
O crescimento do consumo de energia elétrica nos países industrializados tem desacelerado, mas 
nos países em desenvolvimento o consumo esta em ritmo acelerado, e permanecerá assim até estes Países 
atingirem alto nível de desenvolvimento. No mundo existe 1 Bilhão de pessoas sem acesso a energia 
elétrica. 
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Projeção de consumo final de energia elétrica no Brasil 
A Empresa de pesquisa energética – EPE do governo federal faz estudos anuais sempre utilizando 
três cenários de crescimento para prever o consumo de energia para os próximos 30 anos com objetivo de 
traçar a estratégia do Governo Federal para a geração e oferta de energia elétrica visando atender ao 
crescimento da economia do País. 
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No cenário com menor crescimento econômico, cenário C, em 2030 estaremos consumindo 847 
TWh e no cenário mais promissor, cenário A, o consumo de energia elétrica alcança 1.243,8 TWh por ano. 
Podemos observar que se o Brasil tiver um crescimento econômico pequeno, em torno de 3,4% ao ano, o 
consumo de energia elétrica cresce 134,43 % correspondendo a 5,37 % ao ano. 
Em 2010 o Brasil atingiu a produção de 509,2 TWh de energia elétrica. 
 
Em termos de PIB per capital – ou renda per capita – o Brasil cresceu 12,7 vezes entre os anos de 
1900 e 2000. 
 
 
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Política energética brasileira 
A política energética brasileira tem priorizado a construção de grandes hidroelétricas, esquecendo 
outras fontes renováveis de energia com a eólica e a solar, sendo que a eólica tem com pouca participação 
na matriz energética nacional e a solar ainda não faz parte da matriz energética do País. 
A vocação natural do País é a hidroeletricidade, cuja tecnologia de construção e geração já é 
dominada. Sobre nossa hidroeletricidade podemos comentar: 
 
 
 
Consumo de energia renovável e não renovável 
O Brasil tem se consagrado no cenário mundial por ter uma matriz energética baseada em recursos 
renováveis, dentre outros recursos os principais são a hidroeletricidade e a biomassa, em quanto que o 
mundo utiliza recursos não renováveis para a geração de energia elétrica como petróleo, gás natural e 
principalmente o carvão mineral que é responsável pelo aquecimento global. 
 
 
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Impacto da energia renovável 
A energia renovável também causa impacto no meio ambiente, as hidroelétricas causam inundação 
em áreas habitadas e economicamente viáveis para a agricultura além da perda da biodiversidade da área 
atingida. Até hoje 1 milhão de famílias foram atingidas por barragens no nosso País. 
Atualmente o Brasil utiliza apenas 27 % do seu potencial hídrico para geração de energia. Os 73 % 
restantes estão em regiões densamente povoadas, em terras férteis para agricultura ou áreas de 
biodiversidade importante. Construir hidroelétricas nestas áreas é problemático e gera reações contrárias 
da sociedades nacional e internacional. 
Abaixo podemos ver as áreas necessárias para construir uma usina de energia eólica ou solar com 
potência equivalente a 10 TWh/ano, correspondendo a 2,77 % do consumo nacional. 
 
 
Emissão de CO2 das diversas tecnologias geradoras de energia elétrica 
Na tabela abaixo podemos observar que a geração de energia elétrica baseada em recursos fósseis 
promove grande emissão do principal gás causador do efeito estufa, o CO2, enquanto que os recursos 
renováveis promovem emissão reduzida deste gás. 
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 Os cientistas prevêem que nos próximos 100 anos se não pararmos, ou reduzirmos drasticamente a 
emissão de gases de efeito estufa a temperatura do planeta se eleva em até 6 ⁰C, causando mudança 
permanente no clima do planeta. As atuais instabilidades climáticas já são o inicio desta mudança. Uma 
forma para reduzir a emissão de CO2 é com a melhoria do rendimento dos equipamentos de geração de 
energia, tornando as usinas geradoras mais eficientes. No entanto essa eficiência também pode ser feita 
pela população, onde cada pessoa pode contribuir um pouco e pelos grandes consumidores de energia 
elétrica do comercio e da industrial. Assim, juntos, reduziremos o efeitoestufa evitando o aquecimento 
global. 
 
 
 
 
 
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Eficiência energética 
 
O que é eficiência energética? 
Em resumo “É O USO EFICIENTE DA ENERGIA ELÉTRICA”. 
 
 
 
A eficiência energética é “um conceito de conteúdo tecnológico voltado para a utilização de 
processos e equipamentos que tenham melhor desempenho na produção dos serviços com menor 
consumo de eletricidade. Utilizando-se de equipamentos eficientes estaremos contribuindo para o 
combate ao desperdício de energia elétrica”. 
 
Racionamento de energia 
“É um conceito mutilador da qualidade de vida, tem duração determinada e é implantado em 
situações emergenciais quando há crise de abastecimento de energia”. 
 
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Conservação de energia 
“Conceito sócio-econômico que traduz a necessidade de se retirar do planejamento da expansão do 
sistema elétrico, a componente referente ao desperdício. Isso permite a redução dos investimentos no 
setor elétrico, sem comprometer o fornecimento de energia e a qualidade de vida”. 
 
Como conservar? 
 Existem dois caminhos: 
 
 
 
Leis das conversões energéticas 
Processo de conversões energéticas. 
 
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Sistema energético 
 
 
 
 
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Onde, T1 é a temperatura de saida e T2 é a temperatura de entrada em Kelvin – K 
 
 
 
 
 
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Resumo 
 
* Energia; 
* Eficiência energética; 
* Consumo de energia no Brasil e no mundo; 
* Consumo de energia renovável e não renovável no Brasil e no mundo; 
* Projeção do consumo de eletricidade no Brasil; 
* Potencial de energia hidroelétrica no Brasil; 
* Substituição de geração hidroelétrica por eólica ou solar; 
* Diferença entre eficiência energética, racionamento e conservação de energia; 
* Como conservar energia: Vertente humana e vertente tecnológica; 
* Leis da conservação da energia: - Primeira lei da termodinâmica; 
 - Segunda lei da termodinâmica. 
* Sistema energético. 
 
 
Exercícios 
1- O que é energia 
2- O que é recurso energético? 
3- Explique os passos necessários para a montagem de uma matriz energética 
4- Descreva como esta o consumo de energia elétrica no mundo e no Brasil 
5- O que é eficiência energética? 
6- Diferencie eficiência energética de racionamento e conservação de energia 
7- Quais os caminhos para se conservar energia? 
8- Porque a vertente humana é importante para a conservação de energia? 
9- Como se consegue conservar energia com a vertente tecnológica? 
10- Quais são as duas leis das conversões energéticas? 
11- Explique a primeira lei da termodinâmica 
12- Explique a segunda lei da termodinâmica 
 
 
 
 
Bibliografia: 
Sória, A. F. e Filipini, F. A. Eficiência Energética, Base editorial, 2010.