FONTES DE ENERGIAS ALTENATIVAS

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Fontes Alternativas de Energia 
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Fontes Alternativas 
de Energia 
Paulo César Oliveira Carvalho 
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Fontes Alternativas de Energia 
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DIREÇÃO SUPERIOR 
Chanceler Joaquim de Oliveira 
Reitora Marlene Salgado de Oliveira 
Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira 
Pró-Reitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira 
Pró-Reitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira 
Pró-Reitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira 
Pró-Reitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira 
Pró-Reitor de Extensão Manuel de Souza Esteves 
 
DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA 
Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira 
Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva 
 
FICHA TÉCNICA 
Texto: Paulo César Oliveira Carvalho 
Revisão Ortográfica: Rafael Dias de Carvalho Moraes 
Projeto Gráfico e Editoração, Antonia Machado, Eduardo Bordoni, Fabrício Ramos e Victor Narciso 
Supervisão de Materiais Instrucionais: Antonia Machado 
Ilustração: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos 
Capa: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos 
 
COORDENAÇÃO GERAL: 
Departamento de Ensino a Distância 
Rua Marechal Deodoro 217, Centro, Niterói, RJ, CEP 24020-420 www.universo.edu.br 
 
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Universo – Campus Niterói 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliotecária: ELIZABETH FRANCO MARTINS – CRB 7/4990 
 
Informamos que é de única e exclusiva responsabilidade do autor a originalidade desta obra, não se r esponsabilizando a ASOEC 
pelo conteúdo do texto formulado. 
© Departamento de Ensi no a Dist ância - Universidade Salgado de Oliveira 
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida de nenhuma forma 
ou por nenhum meio sem permissão expressa e por escrito da Associação Salgado de Oliveira de Educação e Cultura, mantenedora 
da Univer sidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO). 
 
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Palavra da Reitora 
 
Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo 
exigente e necessitado de aprendizagem contínua, a Universidade Salgado de 
Oliveira (UNIVERSO) apresenta a UNIVERSO Virtual, que reúne os diferentes 
segmentos do ensino a distância na universidade. Nosso programa foi 
desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero 
bem-sucedidas mundialmente. 
São inúmeras as vantagens de se estudar a distância e somente por meio 
dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço 
presentes nos dias de hoje. O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio 
tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade, tornando-se 
responsável pela própria aprendizagem. 
O ensino a distância complementa os estudos presenciais à medida que 
permite que alunos e professores, fisicamente distanciados, possam estar a todo 
momento ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de 
nossa plataforma. 
Além disso, nosso material didático foi desenvolvido por professores 
especializados nessa modalidade de ensino, em que a clareza e objetividade são 
fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos. 
A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação a 
distância. Nossa experiência nos remete ao final da década de 80, com o bem-
sucedido projeto Novo Saber. Hoje, oferece uma estrutura em constante processo 
de atualização, ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização, 
graduação ou pós-graduação. 
Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando 
as novas tendências em educação, a UNIVERSO convida seu alunado a conhecer o 
programa e usufruir das vantagens que o estudar a distância proporciona. 
Seja bem-vindo à UNIVERSO Virtual! 
Professora Marlene Salgado de Oliveira 
Reitora. 
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Sumário 
 
 
Apresentação da disciplina ................................................................................................ 7 
Plano da disciplina .............................................................................................................. 9 
Unidade 1 – Oferta de Energia no Brasil e no Mundo.................................................... 11 
Unidade 2 – Formas de conversão de energia............................................................. 33 
Unidade 3 – Tipos de combustíveis................................................................................ 56 
Unidade 4 – Ciclos principais dos motores térmicos ................................................. 73 
Unidade 5 – Energia Solar e Eólica (uma realidade). .................................................. 97 
Unidade 6 – Energia nuclear e outras formas de Energia. ........................................ 123 
Considerações finais ......................................................................................................... 143 
Conhecendo o autor ......................................................................................................... 145 
Referências .......................................................................................................................... 147 
Anexos.................................................................................................................................. 149 
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Apresentação da Disciplina 
 
 
Caros alunos, 
O Brasil é hoje o país que mais se destaca quando se trata de fontes de energia 
renováveis, devido a alta capacidade de transformar energia limpa através de 
fontes alternativas. Podemos dizer que as Fontes de Energia renováveis no Brasil 
representam aproximadamente quase 90% de toda energia produzida 
internamente, de acordo com o Balanço Energético Nacional, realizado pela EPE 
(Empresa de Pesquisa Energética), divulgado no ano de 2009. 
Esta temática se tornou preponderante após a década de 70, quando o 
mercado do Petróleo teve um considerável aumento. A partir deste fato, o Brasil 
iniciou um projeto de pesquisa e desenvolvimento de fontes alternativas para a 
geração de energia. Pela vegetação nativa típica e em abundância ser 
principalmente a cana-de-açúcar, o Etanol foi uma das primeiras fontes a serem 
exploradas. 
No ano de 2009, foi realizado o Primeiro Leilão de Energia Eólica, com a 
intenção de diversificar a captação deste tipo de energia e no mesmo ano, 
aconteceu uma enorme crise no segmento de Energia no país, pois após um 
grande período de seca, os níveis de rios ficaram baixos e o volume de água era 
insuficiente para abastecer as Barragens Hidroelétricas, por este motivo, o nosso 
governo incentivou ainda mais a pesquisa em fontes de energia renováveis. A 
Associação Brasileira de Energia Eólica considera que o potencial de geração para 
energia eólica do país é de 143 Giga watts. 
Outras fontes de energia renováveis no Brasil são: a Energia Solar, cuja 
primeira Usina foi construída em 2011, no sertão do Ceará, na cidade de Tauá, 
construída para gerar energia para abastecimento comercial no Brasil. A 
capacidade inicial é de 1 Megawatt. 
 
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E outra muito importante, é a Biomassa, recém-descoberta, e que é uma fonte 
de energia limpa, pois polui pouco e ainda utiliza o lixo orgânico, resíduos agrícolas 
e óleo vegetal para a produção de energia, além de bagaço de cana. A energia de 
Biomassa já representa 27% de toda energia produzida do Brasil. O grande 
diferencial desta fonte de energia é o baixo custo de implantação, como também 
seu potencial de benefício tanto para o desenvolvimento quanto para o meio-
ambiente. 
A matriz energética brasileira continua sendo abastecida principalmente por 
usinas hidrelétricas, também consideradas uma fonte de energia renovável, mas 
que nesta década apresenta umacrise devido ao baixo índice pluviométrico em 
várias regiões brasileiras. 
O foco principal desta disciplina é dotar os alunos de conhecimentos de todas 
as fontes alternativas de energia que já existem ou que estão em processo de 
pesquisa e implantação. 
 
Bons estudos! 
 
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Plano da Disciplina 
 
Uma nova etapa se inicia e com ela novas conquistas e novos horizontes. 
Nesta disciplina você terá a oportunidade de conhecer um pouco mais sobre a 
oferta e o consumo de energia por fonte no Brasil e no mundo. Mais adiante são 
discutidas as opções energéticas e os impactos delas nas mudanças climáticas e no 
aquecimento global, provocados pela queima de combustíveis fósseis. Por fim, é 
examinada a importância para o planeta das chamadas fontes alternativas e 
renováveis de energia. 
O conteúdo será abordado na seguinte ordem: 
 
Unidade 1: Oferta de Energia no Brasil e no Mundo 
Os alunos aprenderão, a partir de gráficos, textos e tabelas, a examinar a 
oferta, a distribuição e o consumo de energia no Brasil e no mundo, obtendo um 
panorama do assunto, que pode ser analisado posteriormente para criar propostas 
voltadas para a solução de problemas, como a crise energética no setor 
hidrelétrico. 
Objetivo da Unidade: 
Examinar e comparar Tabelas e Gráficos, com atenção para a natureza das 
fontes de Energia (renováveis e não renováveis) e sua importância para a 
engenharia da produção e a sociedade consumidora. 
 
Unidade 2: Formas de conversão de energia 
Sistema de Conversão de Energia, como por exemplo, o Termomecânico com 
base no ciclo Stirling está a cada dia mais utilizados para aproveitamento de 
energias limpas/renováveis. 
Objetivo da Unidade: 
Compreender as Formas de conversão de energia. Termomecânico, 
eletromecânico. Termoelétrico, Fotovoltaico, Eletroquímico. Viabilizar uma nova 
concepção técnica do dispositivo procurando-se o aumento da eficiência do 
sistema quanto à relação volume do equipamento por produção de potência. 
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Unidade 4: Ciclos principais dos motores térmicos. 
 
Principios e funcionamento dos motores térmicos e suas eficiências e 
rendimentos. 
Objetivo da Unidade: 
Capacitar o aluno a analisar os principais ciclos termodinâmicos e 
equipamentos térmicos utilizados nos sistemas produtivos. 
 
Unidade 5: Energia Solar e Eólica (uma realidade). 
A Energia nossa de cada dia, dependente apenas da nossa generosa Geografia. 
Sempre abundante. 
Objetivos da unidade: 
No fim desta unidade, os estudantes devem ser capazes de: Aplicar os 
conhecimentos adquiridos no concernente à tecnologia de conversão de energia 
térmica em mecânica; Compreender o fenômeno de transformação de energia 
cinética de um gás em energia mecânica em um dispositivo de êmbolo alternativo; 
Entender o funcionamento de Motores de Combustão Externa e Interna; Propor 
melhorias com a finalidade de elevar a eficácia na conversão de energia. 
 
Unidade 6: ENERGIA NUCLEAR e outras formas de Energia. 
A Energia oriunda do átomo. Uma forma de energia compacta e abundante 
que quando liberada pode ser uma bênção ou se tornar maldição. 
Outras formas de Energias Renováveis que se pode conseguir em abundância, mas 
que ainda são pesquisas recentes. 
 
Objetivo da Unidade: 
Compreender os mecanismos e importância energética do átomo e os tipos de 
reações e seus impactos no meio ambiente. Conhecer novos tipos de Energia com 
menor prejuízo ambiental e econômico. 
Bons estudos! 
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Oferta de Energia no 
Brasil e no Mundo 1 
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Nesta unidade, os alunos aprenderão, a partir de gráficos, textos e tabelas, a 
examinar a oferta, a distribuição e o consumo de energia no Brasil e no mundo, 
obtendo um panorama do assunto, que pode ser analisado posteriormente para 
criar propostas voltadas para a solução de problemas, como a crise energética no 
setor hidrelétrico. 
 
Objetivo da unidade: 
Examinar e comparar Tabelas e Gráficos, com atenção para a natureza das 
fontes de Energia (renováveis e não renováveis) e sua importância para a 
engenharia da produção e a sociedade consumidora. 
 
Plano da unidade: 
 Exemplos de fontes alternativas de energia: 
 Importância do uso de fontes alternativas de energia 
 Fontes alternativas de energia no Brasil 
 A Crise de Energia no Brasil 
 Soluções para a crise atual existem. 
 Vantagens e desvantagens da produção de energia em hidrelétricas 
 As alternativas Energéticas precisam ser viáveis 
 Matriz Energética no Brasil e no Mundo 
 Oferta Interna de Energia – Brasil 2007 (%) 
 Oferta Interna de Energia Elétrica, por Fonte (%). 
 
Bons estudos! 
 
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As Energias Alternativas são aquelas surgidas como soluções para diminuir o 
impacto ambiental e para contornar o uso de matéria-prima que normalmente é 
não renovável no caso da energia convencional, como o carvão e petróleo, por 
exemplo. 
Existem algumas delas que já alcançaram grandes avanços e estão bastante 
difundidas. A Energia Solar e a Energia Eólica vêm tomando lugar antes ocupado 
pela energia elétrica convencional com custo menor, e como a vantagens de ser 
grátis, precisando apenas de um investimento inicial. 
 
Exemplos de fontes alternativas de energia: 
 
- Energia eólica - gerada a partir do vento. 
- Energia solar (fotovoltaica) - gerada a partir dos raios solares. 
- Energia geotérmica – obtida a partir do calor contida nas camadas mais 
profundas da terra. 
- Energia mare motriz (das mares) – gerada a partir da energia contida nas 
ondas do mar. 
- Biomassa – obtida a partir de matéria orgânica, principalmente de origem 
vegetal como, por exemplo, cana-de-açúcar. 
- Nuclear - gerada através do processo de fissão do núcleo do átomo de 
urânio enriquecido 
- Biogás – obtido dos gases provenientes da decomposição de resíduos 
orgânicos. 
 
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Importância do uso de fontes alternativas de energia 
 
- Grande parte destas fontes é renovável. Essa é uma grande vantagem, pois, 
como sabemos o petróleo um dia vai acabar e o país que ficar dependente 
desta fonte de energia poderá enfrentar sérios problemas energéticos. 
- Apresentam baixo ou nenhum índice de geração de poluição ambiental. 
- Embora sejam mais caras para implantar o sistema de geração de energia, 
em longo prazo, são capazes de gerar economia. 
- Unidades geradoras podem ser instaladas em áreas de difícil acesso para a 
chegada de fontes tradicionais de energia. 
- Diversificação de fontes de energia alternativa tira do país a dependência 
das fontes tradicionais, que muitas vezes podem ser controladas por 
empresas estrangeiras ou outros países. 
 
Fontes alternativas de energia no Brasil 
 
Infelizmente o Brasil ainda usa pouco as fontes alternativas de energia. Grande 
parte da energia elétrica gerada no Brasil tem como origem as usinas hidrelétricas. 
Esse é um grande problema, pois em casos de crise hídrica (ocasionada por falta de 
chuvas, como ocorreu no início de 2014) pode ocasionar necessidade de 
racionamento de energia, além do aumento do preço. 
 
A Crise de Energia no Brasil 
 
“Apagão” a crise de energia elétrica no Brasil. No Brasil, mais de 90% da 
energia é produzida nas hidrelétricas, que dependem de água em níveis 
adequados em seus reservatórios para gerar energia. A instalação de barragens 
para a construção de usinas iniciou-se no Brasil a partir do final do século XIX, mas 
foi após a Segunda Grande Guerra Mundial (1939-1945) que a adoção de 
hidrelétricas passou a ser relevante na produção de energia brasileira. 
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Apesar de o país apresentar o terceiro maior potencial hidráulico do mundo 
(atrás apenas de Rússia e China), o Brasil importa parte da energia hidrelétrica que 
consome.Isso porque a maior hidrelétrica das Américas e segunda maior do 
mundo, a Usina de Itaipu, não é totalmente brasileira. Por se encontrar na divisa do 
país com o Paraguai, 50% da produção da usina pertence ao país vizinho que, na 
incapacidade de consumir esse montante, vende o excedente para os brasileiros. 
Além do mais, o Brasil também compra energia produzida pelas hidrelétricas 
argentinas de Garabi e Yaceritá. 
Muitos analistas destacam a desnecessidade da importação de energia elétrica 
para completar o abastecimento do país e culpam a falta de investimento, uma vez 
que o país só aproveita 25% do potencial hidráulico existente. Por outro lado, a 
construção de usinas esbarra em questões burocráticas, como o orçamento e 
planejamento administrativo e em questões ambientais, pois a construção de 
barragens para a produção de energia pode causar danos ao meio ambiente. 
A produção de energia elétrica no Brasil é realizada através de dois grandes 
sistemas estruturais integrados: o sistema Sul-Sudeste-Centro-Oeste e o sistema 
Norte-Nordeste, que correspondem, respectivamente, por 70% e 25% da produção 
de energia hidrelétrica no Brasil. 
A partir de 1990, houve uma redução no investimento em construções de 
hidrelétricas no país. Com isso, em 1995, ocorreu um amplo processo de 
privatização do setor elétrico, com a perspectiva de que tal medida proporcionasse 
ampliação de investimentos nesse setor. Entretanto, tais expectativas não foram 
atendidas e as consequências foram os sucessivos apagões e o estabelecimento de 
uma crise energética no Brasil, que culminou no racionamento de energia realizado 
em 2001. 
As causas da crise de eletricidade que enfrentamos têm sido amplamente 
discutidas na imprensa e parecem ser bem compreendidas: a expansão do sistema 
de hidrelétricas – a principal fonte de energia elétrica no Brasil – tem sido feita nas 
últimas décadas em usinas a fio d’água. Isto é, sem reservatórios de água que 
mantenham as usinas em funcionamento mesmo quando não chove durante 
longos períodos de tempo. 
 
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Prevista e anunciada por diversos organismos da sociedade (institutos de 
análise econômico-social, especialistas, partidos políticos, parlamentares), 
especialmente nos últimos dois anos, a eminente crise energética, oficialmente, 
sempre foi negada pelo Governo. “Em 99, o Ministério das Minas e Energia (MME) e 
da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) elaboraram um Plano Emergencial 
de Energia Elétrica, para enfrentar a prevista crise de 2001. Já constava naquele 
documento oficial a inevitável ameaça de racionamento para este ano”, disse o 
especialista em energia Adilson de Oliveira, do Instituto de Economia da 
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). 
A crise não surgiu por acaso e nem a causa pode ser resumida a um só item. 
Esse processo tem como referência histórica a redução de investimentos na 
transmissão, distribuição e conservação de energia elétrica; a dependência do país 
com relação às usinas hidrelétricas, responsáveis pela produção de quase a 
totalidade (mais de 90%) da energia consumida no território nacional; as 
transformações ambientais, incluindo os baixos índices pluviométricos, que 
produziram impactos negativos na matriz energética brasileira; aumento da 
demanda em razão do desenvolvimento de novos empreendimentos nos 
diferentes setores da economia (agricultura, indústria e serviços) associado a um 
aumento de consumo residencial de energia elétrica. 
 
Riscos de déficit de energia maiores do que 5% no antigo sistema. 
Fonte: Plano Decenal de Expansão (2000-2009). 
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Atualmente, os reservatórios das hidrelétricas estão praticamente no mesmo 
nível de 2001 e certamente teríamos um racionamento se não tivessem sido 
instaladas usinas termoelétricas, que usam gás, óleo combustível e até carvão. Sua 
construção foi iniciada no fim do governo Fernando Henrique e o governo 
Lula/Dilma Rousseff deu-lhes andamento. Mas energia gerada por elas é muito 
mais cara do que a das hidrelétricas. Mesmo assim, o risco de racionamento não foi 
afastado, porque todas as termoelétricas disponíveis já foram acionadas e se a seca 
continuar faltará energia. A razão para tal é simples: as alternativas de geração de 
eletricidade disponíveis – que são as usinas eólicas (movidas pela força do vento) e 
as termoelétricas queimando bagaço – não foram estimuladas pelo governo, no 
fundo, por motivos ideológicos. 
 
Soluções para a crise atual existem. 
 
No curto prazo, é preciso remover os obstáculos para que a eletricidade do 
bagaço de cana-de-açúcar possa competir nos leilões da EPE e tomar providências 
para completar a ligação de centrais eólicas ao sistema de transmissão. 
No longo prazo, é preciso reanalisar o planejamento de novas hidrelétricas – 
incluindo reservatórios adequados de água – e acelerar medidas de racionalização 
do uso de eletricidade, que até agora são voluntárias. Não basta, por exemplo, 
etiquetar geladeiras alertando os compradores sobre quais são os modelos mais 
eficientes, é necessário proibir a comercialização das geladeiras com alto consumo 
de energia, como fazem muitos países. 
 
Vantagens e desvantagens da produção de energia em 
hidrelétricas 
 
Existe uma série de vantagens e desvantagens na construção de barragens 
para a geração de energia a partir das hidrelétricas. Dessa forma, cabe ao governo e 
à população do país pesar os pontos positivos e negativos para avaliar a 
necessidade da expansão desse tipo de política energética. 
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Entre as vantagens, podemos citar, primeiramente, que a água é um recurso 
renovável (desde que seja garantida a preservação das nascentes dos rios). Em 
segundo lugar está o fato de que o seu custo é bem inferior ao de outros tipos de 
usinas, como as termelétricas, as eólicas e as nucleares. Além disso, as hidrelétricas 
não acarretam para a geração de poluentes na atmosfera, a exemplo das 
termelétricas. 
Entre as desvantagens, assinala-se o espaço ocupado pelo represamento de 
rios para a construção das barragens (observe a figura a seguir). 
 
 
Barragem em rio para geração de Energia Hidrelétrica. 
 
Esse espaço pode se dar em áreas de reservas florestais, ricas em fauna e flora, 
que contribuem para a manutenção da vida em determinadas áreas. Além disso, a 
área ocupada pode ser habitat de comunidades indígenas e populações 
tradicionais, que veem nesse espaço não somente um local de moradia, mas 
também um espaço afetivo, longe do qual dificilmente irão se adaptar. 
 
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As alternativas Energéticas precisam ser viáveis 
 
Como em toda crise, autoridades, especialistas e até a sociedade discutem as 
possíveis soluções para o setor de energia elétrica no Brasil. São muitas as 
alternativas. Busca-se, no entanto, critérios de viabilidade. 
Ao contrário do que dizem alguns especialistas do setor, há quem considere a 
dependência hidrológica do setor de energia elétrica do Brasil uma vantagem. 
Além do custo de geração mais baixo, o sistema hídrico proporciona 
suprimento de energia mesmo quando não há investimento no setor. As usinas 
termoelétricas, por exemplo, não possuem a maleabilidade das hídricas, o que 
permitiu inclusive “esconder da sociedade a real situação de deterioração das 
reservas e da confiabilidade do sistema”. 
 
Matriz Energética no Brasil e no Mundo 
 
No mundo a matriz energética é composta de petróleo (34,4%), carvão 
(26,0%), gás natural (20,5%), biomassa (2,2%), urânio (6,2%) e renováveis (2,2%). No 
entanto o panorama no Brasil apresenta uma parcela maior para a utilização de 
seus recursos hídricos, embora a sua fonte principal ainda seja o petróleo e seus 
derivados. 
A dependência desta fonte energética é explicada pelo rodoviarismo 
implantado como meio de escoamento dos produtos aquiproduzidos em direção 
ao resto do país e aos portos rumo às exportações. A falta de investimentos por 
parte do governo federal na infraestrutura citada acaba por atrapalhar diretamente 
o crescimento do PIB brasileiro, que foi divulgado esta semana (2,9% em 2006). O 
agro business precisa de formas eficientes de transporte de seus produtos e 
infelizmente, grandes parte dessa produção se perde no meio do caminho. Está 
mais do que provado que o agro business é um negócio que a curto-médio prazo 
atrairia muito capital para o Brasil sem a necessidade de grandes investimentos 
como na indústria, é uma atividade que ainda pode crescer muito. As estradas 
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estão abandonadas, os portos sempre necessitam de trabalhos de dragagem 
(US$7,00/m3 de terra retirada do leito do porto) e o transporte fluvial é quase 
inexistente. O governo atua como subsidiador do Diesel, mas não basta para se 
manter essa estrutura. 
 
O gráfico abaixo mostra os percentuais de participação de energia renovável 
no mundo. 
 
 
 
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Oferta Interna de Energia – Brasil 2007 (%) 
 
A Oferta Interna de Energia (OIE) – energia necessária para mover a economia - 
cresceu 3% até setembro de 2014 na comparação com o mesmo período do ano 
anterior. O dado consta no Boletim Mensal de Energia (setembro de 2014), 
publicação da Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento Energético do 
Ministério de Minas e Energia (MME). Ao final daquele ano, a taxa de crescimento 
da OIE foi de 2,8%, fundamentada em altos desempenhos do uso de energia no 
transporte de veículos leves, do consumo residencial e comercial de energia 
elétrica e da produção de celulose; e em baixos desempenhos da geração 
hidráulica, do setor sucroalcooleiro e das commodities de exportação. 
O consumo de energia elétrica residencial apresenta taxa de crescimento de 
5,9% no acumulado de 2014, e o consumo comercial de 7,8%. 
Já o consumo industrial acumula taxa negativa de 3%, esta influenciada por 
forte retração na produção de alumínio. O consumo total de energia elétrica 
apresentou crescimento de 2,5% em setembro. As taxas de crescimento da 
produção de petróleo e de gás natural reduziram a dependência externa de 
energia de 14% em 2013 para um pouco menos de 13% em 2014. 
Nos veículos leves do Ciclo Otto, movidos por gasolina, etanol e gás natural, a 
demanda de combustíveis apresenta aumento de 6,6% até setembro, superior ao 
aumento verificado em todo o ano de 2013, de 6,1%, mas inferior ao indicador de 
2012, de 8,7%. 
O ano de 2015 iniciou com a expectativa de que a demanda total de energia 
do Brasil pudesse ter uma expansão próxima de 2% ao longo dos seus doze meses. 
Atualmente, as expectativas já são bem diferentes, indicando que poderá haver 
recuo de mais de 1% na demanda de energia no ano. Os vetores de inversão dos 
rumos são as altas contínuas dos juros, da inflação, do desemprego e dos preços 
administrados. Os indicadores econômicos e energéticos, até o mês de agosto, 
mostram que a Oferta Interna de Energia (OIE) recuou 0,5%. A Oferta Interna de 
Energia (OIE) ou Demanda brasileira de energia, representa a energia necessária 
para movimentar a economia – inclui o consumo final de energia nos setores 
econômicos e residenciais, as perdas no transporte e distribuição de energia e as 
perdas nos processos de transformação de energia. 
 
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A Oferta Interna de Energia Elétrica (OIEE) foi estimada em 617 TWh para 2015, 
com recuo de 1,2% sobre 2014. Até 27/10 a carga do Sistema Interligado Nacional 
estava 1,1% negativa. 
 
Oferta Interna de Energia Elétrica, por Fonte (%). 
 
 
Fonte: adaptado pelo autor. 
 
E assim terminamos nossa primeira unidade, onde você estudou a oferta 
energética no Brasil e no Mundo e a Crise provocada pela falta de planejamento e 
problemas ambientais. 
Na unidade seguinte você irá estudar e compreender as Formas de conversão 
de energia. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
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Exercícios – Unidade 1 
 
1.Para a produção de energia elétrica faz-se necessário represar um rio, 
construindo uma barragem, que irá formar um reservatório (lago). A água 
represada moverá as turbinas, que produzirão a energia. Entre os impactos 
ambientais causados por esta construção, podem-se destacar: 
a) aumento da temperatura local e chuva ácida. 
b) alagamentos e desequilíbrio da fauna e da flora. 
c) alagamento de grandes áreas e aumento do nível dos oceanos. 
d) alteração do curso natural do rio e poluição atmosférica. 
e) alagamentos e poluição atmosférica. 
 
2.O uso de combustíveis está diretamente relacionado a sua origem, se 
renovável ou não. No caso dos derivados do petróleo e do álcool de cana-de-
açúcar, essa diferenciação se caracteriza: 
a) Pelo tempo de reciclagem do combustível utilizado. Neste caso, o tempo 
maior seria para o álcool. 
b) Pela diferença na escala de tempo de formação das fontes: período 
geológico para o petróleo e ciclo anual para a cana. 
c) Pelo tempo gasto no processo de refinamento do petróleo. 
d) Pelo tempo de combustão para uma mesma quantidade de combustível. 
Neste caso, o tempo maior seria para os derivados do petróleo. 
e) Pela quantidade de partículas lançadas no ar. Os derivados do petróleo 
lançam bem mais partículas. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
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3.Assinale a alternativa correta com relação aos recursos energéticos. 
a) São chamadas de combustíveis fósseis as fontes energéticas geradas pela 
fossilização de material orgânico. Os mais importantes combustíveis fósseis são o 
carvão, o petróleo e os derivados do álcool. 
b) Os combustíveis fósseis, recursos finitos e não renováveis, têm os custos 
econômicos de sua exploração encarecidos quando a sua localização ocorre em 
consideráveis profundidades. 
c) A queima de combustíveis fósseis provoca a liberação de gás carbônico na 
atmosfera, o que ocasiona o resfriamento das temperaturas globais. 
d) Os maiores responsáveis pela poluição atmosférica causada pela queima 
dos combustíveis fósseis são os países periféricos, uma vez que as indústrias dos 
países tecnologicamente mais avançados já operam, em sua maioria, com a 
chamada "tecnologia limpa". 
e) A Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) congrega 
exclusivamente países árabes, constituindo-se numa organização essencialmente 
política, baseada no poder econômico possibilitado pelo domínio da exploração 
do mais importante dos combustíveis. 
 
4.Gerar energia é, atualmente, uma das necessidades fundamentais do mundo 
contemporâneo. Observe o gráfico a seguir. 
 
(http://sciences blogs.liberation.fr) 
Fontes Alternativas de Energia 
 
25 
 
Considerando-se o atual contexto econômico mundial e a leitura do gráfico é 
correto afirmar que o consumo de energia: 
a) da China apresentou forte crescimento, pois, apesar de baseado no carvão 
mineral, tem sido impulsionado pela expansão da indústria e diversificação das 
fontes de energia utilizadas. 
b) dos Estados Unidos tem apresentado ligeiro declínio devido ao 
compromisso do governo estadunidense em cumprir as metas do Protocolo de 
Quioto de redução da poluição. 
c) da União Europeia manteve-se estável no período porque vários membros 
do bloco têm encontrado dificuldades de importar o gás natural da Rússia. 
d) dos Estados Unidos e da União Europeia tem se mantido em queda devido 
às constantes crises geopolíticas que ocorrem no Oriente Médio, principal 
fornecedor de petróleo. 
e) do Japão está em declínio desde o início do século XXI porque o país tem 
fechado sistematicamente as usinas nucleares, optando pelas termelétricas. 
 
5.A apropriação antrópica dos recursos naturaisrenováveis e não renováveis 
como fontes energéticas tem aumentado consideravelmente nas últimas décadas, 
trazendo consequências socioambientais desastrosas para grande parte das 
populações da Terra. Neste contexto, é correto afirmar que (o) (a)(s): 
a) biocombustíveis obtidos do aproveitamento de matérias-primas diversas 
têm sido a esperança de uma obtenção mais limpa de energia oriunda de recursos 
naturais renováveis. O Brasil é um dos países que tem investido na tecnologia de 
sua fabricação com aproveitamento de vegetais como a cana-de-açúcar para 
fabricação do etanol e da mamona e outros para o biodiesel. 
b) hidroeletricidade constitui a matriz energética da maioria dos países 
desenvolvidos industrializados, sendo considerada uma forma de energia não 
poluente, de baixo custo de aquisição e renovável, por estes motivos é largamente 
utilizada. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
26 
c) carvão mineral é um dos combustíveis fósseis de recente utilização pelo 
setor fabril com um aproveitamento energético expressivo, em razão das 
insignificantes consequências ambientais que sua exploração acarreta, quase 
sempre pouco danosas no que diz respeito ao meio ambiente. 
d) petróleo é a principal fonte energética do planeta, sendo matéria prima 
fundamental para vários tipos de indústrias, é um combustível bastante nocivo 
para a saúde humana. Nos últimos anos, sua utilização tem diminuído de forma 
significativa em função do aumento do uso dos biocombustíveis. 
e) gás natural é pouco utilizado como fonte energética devido aos elevados 
custos de exploração e comercialização, pois seu transporte é extremamente 
difícil e dispendioso, além de apresentar uma forma de aproveitamento 
bastante poluente se comparada à de outros recursos energéticos como o petróleo 
e o carvão. 
 
6.“O pré-sal dos ventos. Foi assim que o brasileiro Bento Koike, 51 anos, 
proprietário da Tecsis, o segundo maior fabricante mundial de pás para 
aerogeradores eólicos, com sede em Sorocaba-SP, definiu o primeiro leilão 
brasileiro de energia eólica, realizado pelo Ministério de Minas e Energia em 
meados de dezembro de 2009.” (CHAVES, Débora. O vento tem a resposta. Revista 
Veja, São Paulo, 2.145 ed., a. 42, n. 52, p. 240-44, 2010.) 
 
Sobre o assunto discutido no texto, analise as afirmações abaixo: 
I. Por serem uma fonte de energia limpa e inesgotável, as usinas eólicas 
constituem a modalidade de energia renovável que mais cresce no mundo, cerca 
de 25%. 
II. Na região Nordeste estão localizadas as maiores jazidas de ventos do país. 
III. Nem tudo, porém, gira a favor do vento. As usinas eólicas demoram muito 
para serem construídas. Além disso, em território brasileiro, a irregularidade dos 
ventos elevaria muito a chamada “eficiência energética” (oferta e barateamento do 
preço final para o consumidor). 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
27 
 
IV. A energia eólica, apesar de ser não-renovável, é ambientalmente limpa e 
apresenta, pelo menos, quatro fatores simultâneos que justificam uma atenção 
especial visando efetivá-la, como: fonte complementar à geração hídrica no parque 
gerador brasileiro; o vasto potencial eólico do país; sua distribuição geográfica que 
se estende também pelo interior do país, em áreas socialmente carentes; 
importância de o Brasil acompanhar o desenvolvimento que vem ocorrendo, em 
nível internacional, dessa tecnologia de geração. 
Assinale: 
a) se apenas I e III estiverem corretas. 
b) se apenas II e III estiverem corretas. 
c) se apenas III e IV estiverem corretas. 
d) se apenas I e II estiverem corretas. 
e) se apenas I e IV estiverem corretas. 
 
7.O Carvão mineral e o petróleo continuam a serem as duas principais matrizes 
elétrica e energética mundiais, porém a crise ambiental (com destaque para o 
aquecimento global) e a problemática do abastecimento de petróleo fazem com 
que os combustíveis renováveis e, sobretudo “limpos”, ganhem evidência. Sobre a 
questão é correto afirmar que: 
 
I. os combustíveis fósseis, embora não poluentes, necessitam ter seu consumo 
reduzido pelo simples fato de não serem renováveis e, portanto, sujeitos ao 
esgotamento em um futuro próximo; 
II. a água, embora seja uma fonte de energia limpa e renovável, gera polêmicas 
pelos impactos sociais e ecológicos causados com as construções de grandes 
hidrelétricas, que destroem ecossistemas e expulsam populações ribeirinhas; 
III. a energia solar, apesar de abundante e não poluente, ainda é pouco 
utilizada, o que certamente se explica muito mais pelas políticas energéticas e 
interesses de grupos, do que pelo elevado custo dos painéis de captação de 
energia; 
Fontes Alternativas de Energia 
 
28 
IV. o Biodiesel, destaque brasileiro em tecnologia alternativa de combustível 
por ser menos poluente que os hidrocarbonetos e por criar empregos no 
campo, nem por isso está imune de gerar problemas ambientais, sobretudo, se 
vier a ser um investimento muito lucrativo, pois fatalmente avançará e destruirá 
áreas ainda preservadas e de fronteiras, como já ocorre com a soja. 
 
Estão corretas apenas as alternativas: 
a) II, III e IV 
b) I, II e III 
c) I e IV 
d) II e III 
e) I, II e IV 
 
8.“A Idade da Pedra chegou ao fim, não porque faltassem pedras, a era do 
Petróleo chegará igualmente ao fim, mas não por falta de petróleo”. (O Estado de São 
Paulo, 2002.) 
Com base em seus conhecimentos sobre o assunto, o fragmento do texto nos 
mostra que o fim da era do petróleo estaria relacionado: 
I. à redução e esgotamento das reservas de petróleo e à diminuição das ações 
humanas sobre o meio ambiente; 
II. ao desenvolvimento tecnológico e à utilização de novas fontes de energia; 
III. ao desenvolvimento dos transportes e ao conseqüente aumento do consumo 
de energia. 
Está(ão) correta(s) APENAS a(s) proposição(ões) 
a) I 
b) II 
c) III 
d) I e II 
e) II e III 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
29 
9.“Todas as atividades humanas, desde o surgimento da humanidade na Terra, 
implicam no chamado ‘consumo’ de energia”. Isto porque para produzir bens 
necessários à vida, produzir alimentos, prazer e bem-estar, não há como não 
consumir energia, ou melhor, não converter energia. Vida “humana e conversão de 
energia são sinônimas e não existe qualquer possibilidade de separar um do 
outro.” (WALDMAN, Maurício. Para onde vamos? S.d., p. 10. Disponível 
em:http://www.mw.pro.br/mw/eco_para_onde_vamos.pdf>) 
 
Apesar de toda importância do consumo de energia para a vida moderna, 
podemos afirmar que sua forma de utilização no mundo contemporâneo continua 
a ser insustentável porque: 
 
a) o consumo de energia é desigual entre ricos e pobres, sendo que os pobres 
continuam a utilizar fontes arcaicas que são muito mais danosas ao meio. 
b) as chamadas fontes alternativas que são não poluentes são de custos 
elevadíssimos e só podem ser produzidas em pequena escala para consumo muito 
reduzido. 
c) a energia hidroelétrica que assumiu a liderança no consumo mundial 
necessita da construção de grandes represas que causam grandes impactos 
ambientais. 
d) as principais matrizes energéticas do mundo continuam a ser o petróleo e o 
carvão, que são fontes não renováveis e muito poluentes. 
e) a energia nuclear, que é a solução mais viável para a questão energética do 
mundo, depende do enriquecimento do urânio, cuja tecnologia é controlada por 
poucos países e inacessível para a grande maioria. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
30 
10 .“Projeto Etanol” 
 
O aumento do consumo energético no mundo vem causando problemas 
socioespaciais expressivos que afetam a qualidade de vida em diversos países. A 
charge selecionada trata de importantes questões da geopolítica internacional que 
merecem crescente atenção para que problemas estruturais não sejam ampliados, 
notadamente nos “Países do Sul”. 
a) Interprete a charge à luz da importância do projetomostrado para os “Países do 
Norte”. 
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 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
Fontes Alternativas de Energia 
 
31 
 
b) Identifique e explique o problema estrutural da agricultura dos “Países do 
Sul” ao qual a charge se refere. 
 ___________________________________________________________________ 
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Fontes Alternativas de Energia 
 
32 
 
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33 
 
2Formas de Conversão de Energia 
Fontes Alternativas de Energia 
 
34 
 
Caro aluno, 
Sistema de Conversão de Energia, como por exemplo, o Termomecânico com 
base no ciclo Stirling está a cada dia mais utilizados para aproveitamento de 
energias limpas/renováveis. 
 
Objetivos da Unidade: 
Compreender as Formas de conversão de energia. Termomecânico, 
eletromecânico. Termoelétrico, Fotovoltaico, Eletroquímico. Viabilizar uma nova 
concepção técnica do dispositivo procurando-se o aumento da eficiência do 
sistema quanto à relação volume do equipamento por produção de potência. 
 
Plano da Unidade: 
 Pioneirismo, desde a REVOLUÇÃO INDUSTRIAL. 
 Conversão Eletromecânica de Energia. 
 Valor da Força Elétrica desenvolvida em função da Energia Magnética 
armazenada. 
 Sistemas de Conservação de Energia. 
 
Bons estudos! 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
35 
 
Nesta unidade, estudaremos os princípios de conversão de energia das 
principais Fontes Renováveis de Energia: Termomecânico, eletromecânico, 
Termoelétrico, Fotovoltaico, Eletroquímico. O objetivo aqui será o de compreender 
como funciona a transformação de fontes de energia, renováveis ou não, para 
otimizar a produção e o consumo de uma energia mais limpa e viável para as 
indústrias, comércio, transportes e lares do nosso País. 
 
Pioneirismo, desde a Revolução Industrial 
 
Vamos iniciar o nosso estudo, relembrando a Revolução Industrial e a 
maravilhosa Máquina a Vapor e o seu princípio de funcionamento que alavanca o 
mundo moderno. 
O motor a vapor, que é chamado de máquina a vapor costumeiramente 
refere-se também a turbina a vapor outro tipo de máquina térmica que exploram 
a pressão do vapor. Todas as máquinas térmicas funcionam baseadas no princípio 
de que o calor é uma forma de energia, ou seja, pode ser utilizado para produzir 
trabalho, e seu funcionamento obedece às leis da termodinâmica. Embora a 
invenção do motor de combustão interna no final do século XIX parecesse ter 
tornado obsoleta a máquina a vapor, ela ainda hoje é muito utilizada, por exemplo, 
nos reatores nucleares que servem para produzir energia elétrica. 
No caso da máquina a vapor, o fluido de trabalho é o vapor de água sob alta 
pressão e a alta temperatura. O funcionamento da turbina a vapor baseia-se no 
princípio de expansão do vapor, gerando diminuição na temperatura e energia 
interna; essa energia interna perdida pela massa de gás reaparece na forma de 
energia mecânica, pela força exercida contra um êmbolo. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
36 
 
A figura abaixo mostra esquematicamente uma máquina a vapor. 
 
Após a invenção da Máquina a Vapor, as fábricas se espalharam rapidamente e 
provocaram mudanças tão profundas que os historiadores atuais chamam aquele 
período de Revolução Industrial. O modo de vida e a mentalidade de milhões de 
pessoas se transformaram, numa velocidade espantosa. O mundo novo do 
capitalismo, da cidade, da tecnologia e da mudança incessante triunfou. As 
máquinas a vapor bombeavam a água para fora das minas de carvão. Eram tão 
importantes quanto às máquinas que produziam tecidos. As carruagens viajavam a 
12 km/h e os cavalos, quando se cansavam, tinham de ser trocados durante o 
percurso. Um trem da época alcançava 45 km/h e podia seguir centenas de 
quilômetros. Assim, a Revolução Industrial tornou o mundo mais veloz. Como essas 
máquinas substituíam a força dos cavalos, convencionou-se em medir a potência 
desses motores em HP (do inglês horse power ou cavalo-força). 
Outra máquina, desenvolvida neste mesmo período, revolucionou as 
indústrias e a segurança de quem as operava: O motor Stirling. 
Motor Stirling é um motor de combustão externa. 
Teoricamente, o motor Stirling é uma máquina térmica o mais eficiente 
possível. Alguns protótipos construídos pela empresa holandesa Philips nos anos 
1950 e 1960 chegaram a índices de 45%, superando facilmente os motores a 
gasolina, diesel e as máquinas a vapor (eficiência entre 20% e 30%). 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
37 
Este Motor foi aperfeiçoado pelo pastor escocês Robert Stirling em 1816, 
auxiliado pelo seu irmão engenheiro. Eles visavam a substituição do motor a vapor, 
com o qual o motor Stirling tem grande semelhança estrutural e teórica. No início 
do século XIX, as máquinas a vapor explodiam com muita frequência, em função da 
precária tecnologia metalúrgica das caldeiras, que se rompiam quando submetidas 
à alta pressão. 
Sensibilizados com a dor das famílias dos operários mortos em acidentes, os 
irmãos Stirling procuraram conceber um mecanismo mais seguro. É referido 
também como motor de ar quente, por utilizar os gases atmosféricos como fluido 
de trabalho. 
Abaixo, temos um desenho esquemático de um motor Stirling. 
 
 
Há três configurações básicas deste tipo de motor: 
 Alfa - com cilindros em V; (1). 
 Beta - com êmbolos coaxiais num mesmo cilindro (2). 
 Gama - com cilindros em linha (3). 
 
 (1) (2) (3) 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
38 
 
 
Stirling da Philips (anos 1950). 
Esse tipo de motor apresenta diversas vantagens: é pouco poluente, pois a 
combustão é contínua, e não intermitente como nos motores Ciclo de Otto e Ciclo 
Diesel, permitindo uma queima mais completa e eficiente do combustível. Por isso 
é muito silencioso e apresenta baixa vibração (não há "explosão"). É 
verdadeiramente multi-combustível, pode utilizar praticamente qualquer fonte 
energética: gasolina, etanol, metanol, gás natural, óleo diesel, biogás, GLP, energia 
solar, calor geotérmico e outros. Basta gerar uma diferença de temperatura 
significativa entre a câmara quente e a câmara fria para produzir trabalho (quanto 
maior a diferença de temperatura, maior é a eficiência do processo e mais 
compacto o motor). 
A maior desvantagem deste motor consiste na dificuldadede iniciar e variar 
sua velocidade de rotação rapidamente, sendo complicado o seu emprego em 
veículos como carros e caminhões, embora modelos de propulsão híbrida (elétrico 
e motor térmico) possam ser viáveis. Também há problemas técnicos a serem 
resolvidos quanto ao sistema de vedação, que impede o vazamento do fluido de 
trabalho, particularmente quando se empregam gases inertes e leves (hélio, 
hidrogênio), difíceis de serem confinados sob alta pressão sem escaparem para o 
exterior. Além disso, por ser uma tecnologia pouco difundida, os motores Stirling 
são mais caros, tanto na aquisição quanto na manutenção. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
39 
 
Um aperfeiçoamento do motor Stirling chamado de motor sônico (eficiência 
de 18%), está em estudo para substituir os geradores termoelétricos (eficiência de 
7%), em uso atualmente nas sondas espaciais. 
 
Motor Stirling em configuração beta com transmissão rômbica. 
 
Conversão Eletromecânica de Energia 
 
A conversão eletromecânica de energia como a entendemos hoje, relaciona as 
forças elétricas e magnéticas do átomo com a força mecânica aplicada à matéria ao 
movimento. Como resultado desta relação, a energia mecânica pode ser 
convertida em energia elétrica, e vice-versa, através das máquinas elétricas. 
Embora esta conversão possa também produzir outras formas de energia como 
calor e luz, para a maioria dos usos práticos avançou-se até um estágio onde as 
perdas de energia reduziram-se a um mínimo e uma conversão relativamente 
direta é conseguida em qualquer das direções. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
40 
A conversão eletromecânica de energia ocorre quando os campos acoplados 
estão dispostos de uma tal maneira que a energia magnética armazenada varia 
com o movimento mecânico. Um conversor eletromecânico de energia transforma 
energia de forma elétrica para a mecânica e vice-versa. Estes dispositivos, ou são 
dispositivos de posição, tais como transdutores eletromecânicos e certos 
instrumentos elétricos de medição. 
Os dois efeitos básicos de campos magnéticos, resultando em criação de 
forças são: 
 Alimentação de Linhas de Fluxo Magnético. 
 Interração entre Campos Magnéticos e condutores percorridas por 
correntes. 
 
Valor da Força Elétrica desenvolvida em função da Energia 
Magnética armazenada. 
 
A força está sempre numa direção tal que a relutância magnética total seja 
reduzida, ou que a energia armazenada no campo magnético seja reduzida. 
 
 
Sistema eletromecânico simples. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
41 
 
Conceitos Básicos 
Magnetismo. 
O magnetismo, como qualquer forma de energia, é originada na estrutura 
física da matéria, ou seja, no átomo. O elétron gira sobre seu eixo (spin eletrônico) e 
ao redor do núcleo de um átomo (rotação orbital) como mostra a figura abaixo. 
 
 
 
Na maioria dos materiais, a combinação entre direção e sentido dos efeitos 
magnéticos gerados pelos seus elétrons é nula, originando uma compensação e 
produzindo um átomo magneticamente neutro. Porém, pode acontecer uma 
resultante magnética quando um número de elétrons gira em um sentido e um 
número menor de elétrons gira em outro sentido. Assim, muitos dos elétrons dos 
átomos dos ímãs girando ao redor de seus núcleos em direções determinadas e em 
torno de seus próprios eixos, produzem em efeito magnético em uma mesma 
direção que resulta na expressão magnética externa. Esta expressão é conhecida 
como campo magnético permanente e é representado pelas linhas de campo. 
 
Fluxo Magnético. 
O Conjunto de todas as linhas do campo magnético que emergem do polo 
norte do ímã é chamado de fluxo magnético (Figura 3). Simboliza-se o fluxo 
magnético com a letra grega Ø (fi). A unidade do fluxo magnético no SI é o (Wb). 
Um weber é igual a 1x108 linhas do campo magnético. Como o weber é uma 
unidade muito grande para campos típicos, costuma-se usar o microweber (μ Wb) 
(1μ Wb = 10-6 Wb). 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
42 
 
 
Campo delineado por linhas de força. 
 
OBS: A corrente elétrica é dimensionada em Ampère. Um ampèr é igual a 6,25 
x1018 elétrons por segundo passando pela seção transversal de um condutor (1 C = 
6,25x1018 elétrons). 
 
Exemplo a ser observado: 
Se um fluxo magnético Ø tem 3.000 linhas, calcule o número de microwebers. 
Transforme o número de linhas em microwebers. 
Resposta: 
Ø = 3.000 linhas/1x108 linhas/Wb = 3 x 103/108 = 30 x 10-6 Wb = 30 μWb 
 
Densidade de Fluxo Magnético. 
A densidade de campo magnético, densidade de fluxo magnético ou 
simplesmente campo magnético, cuja unidade Tesla (T), é uma grandeza vetorial 
representada pela letra B e é determinada pela relação entre o fluxo magnético e a 
área de uma dada superfície perpendicular à direção do fluxo magnético. Assim: 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
43 
 
 
Linhas de Fluxo magnético cortando uma área. 
 
B = Ø/A [ T ]. Onde: 
B: densidade de fluxo magnético, Tesla [ T ] 
Ø: fluxo magnético, Weber [ Wb ] 
A: área da seção perpendicular ao fluxo magnético, metros quadrados [ m2 ] 
1T = 1 Wb/ m2 
 
Exemplo a ser observado: 
Qual a densidade de fluxo em teslas quando existe um fluxo de 600μWb através de 
uma área de 0,0003 m2? 
Resposta: 
Dados: 
Ø = 600μWb = 6 x 10-4 Wb 
A = 0,0003 m2 = 3 x 10-4 m2 
Substituindo os valores de Ø e A na fórmula de densidade de fluxo, 
B = Ø/A = 6 x 10-4/3 x 10-4 = 2 [ T ] 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
44 
 
Ampères-espira NI. 
A intensidade de um campo magnético numa bobina de fio depende da 
intensidade da corrente que flui nas espiras da bobina. Quanto maior a corrente, 
mais forte o campo magnético. Além disso, quanto mais espiras, mais concentradas 
as linhas de força. O produto da corrente vezes o número de espiras da bobina, que 
é expresso em unidades chamadas de ampères-espira (Ae), é conhecido como 
força magnetomotriz (Fmm). Na forma da equação, 
 
Fmm = NI [A.e] 
Onde: 
Fmm: força magnetomotriz, [ A.e ] 
N: número de espiras 
I: corrente [ A ] 
 
Exemplo a ser observado: 
 
Calcule os ampères-espira de uma bobina com 1.500 espiras e uma corrente de 
4mA. 
Resposta: 
N = 1.500 espiras; I = 4 x 10-3 A 
NI = 1.500 (4 x 10-3) = 6 Ae 
 
Intensidade de Campo. 
É a quantidade de ampères-espira por metro de comprimento da bobina. A 
unidade é o Ae/m. 
 
H = NI [ A.e/m ], ou H = Fmm [ A.e/m ]. 
 ℓ ℓ 
Onde: 
Fontes Alternativas de Energia 
 
45 
 
H: intensidade do campo magnético [ A.e/m ] 
N: número de espiras 
I: corrente [ A ] 
ℓ: comprimento da bobina em metros [ m ] 
Fmm: força magnetomotriz, [ A.e ] 
 
É importante observar que se aumentarmos o comprimento da bobina 
(esticando-a, por exemplo, como na figura abaixo), mantendo a mesma quantidade 
de ampères-espira, a intensidade de campo diminui. Também se um núcleo ferro-
magnético for introduzido na bobina, o comprimento “ℓ” usado no cálculo da 
intensidade de campo, será o comprimento desse material. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
46 
 
 
Cálculo da Força em Dispositivos à partir da Energia. 
 Princípio da Conservação: A Energia não pode ser nem criada nem destruída, 
ela é sempre transformada de uma forma para outra; 
 Separação dos mecanismos de perdas (resistivas, atrito, ventilação, etc.). 
 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
47 
 
Sistemas de Conservação de Energia 
 
Caso de Ação Motora. 
 
 
 
Caso de Ação Geradora. 
 
 
 
Balanço Energético. 
A conversão eletromecânica de energia então envolve energia em quatro 
formas e a conservação de energia, nos conduz a seguinte relação entre essas 
formas: 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
48 
A conversão irreversível para a forma de calor acontece devido a três causas. 
 
 
 
Encerramos esta unidade e sempre que tiver uma dúvida entre em contato 
com seu tutor virtual através do ambientevirtual de aprendizagem. Na unidade 
seguinte você irá estudar os tipos de combustíveis. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
49 
 
Exercícios – Unidade 2 
 
1.Sabendo que 2 Wb é produzido por um ímã natural, calcule a densidade de 
fluxo magnético B que atravessa a chapa em forma de quadrado de lado 2 cm 
posicionado perpendicularmente ao ímã. 
 
 
a) 0,5 x 105T 
b) b) 105T 
c) c) 5,0 x 105T 
d) d) 1,0 x 105T 
e) e) 1,0 x 104T 
 
2.Calcule a fmm de uma bobina com 20 espiras e ligada numa fonte cuja 
corrente de saída é 2 A. 
a) 20 Ae 
b) 40 Ae 
c) 10 Ae 
d) 80 Ae 
e) 5 Ae 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
50 
 
3.Calcule a fmm da bobina com 25 espiras ligada em série com o resistor de 10 
Ohms e uma fonte de 20 V, considerando a resistência da bobina desprezível. 
a) 25 Ae 
b) 75 Ae 
c) 50 Ae 
d) 5 Ae 
e) 10 Ae 
 
4.Calcule a intensidade de fluxo magnético concentrada no núcleo de ferro de 
um solenoide, conforme a figura baixo. Sabendo que a corrente que circula o 
solenoide é 2A, e g=0,25cm. 
 
a) 4.000Ae 
b) 40.000 Ae 
c) 2.000 Ae 
d 20.000 Ae 
e) Nada disso. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
51 
 
5. Cite as vantagens e desvantagens de um motor Stirling. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
6.Um campo magnético que exerce influência sobre um elétron (carga -e) que 
cruza o campo perpendicularmente com velocidade igual à velocidade da luz (c = 
300. 000. 000 m/s) tem um vetor força de intensidade 1N. 
Qual a intensidade deste campo magnético? 
a) 1,6 x 109 T 
b) b) 2,08 x 109 T 
c) c) 1,04 x 108 T 
d) d) 2,08 x 1010 T 
7.O bate-estacas é um dispositivo muito utilizado na fase inicial de uma 
construção. Ele é responsável pela colocação das estacas, na maioria das vezes de 
concreto, que fazem parte da fundação de um prédio, por exemplo. O 
funcionamento dele é relativamente simples: um motor suspende, através de um 
cabo de aço, um enorme peso (martelo), que é abandonado de uma altura, por 
exemplo, de 10 m, e que acaba atingindo a estaca de concreto que se encontra 
logo abaixo. O processo de suspensão e abandono do peso sobre a estaca continua 
até a estaca estar na posição desejada. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
52 
 
 
É CORRETO afirmar que o funcionamento do bate-estacas é baseado no princípio 
de: 
a) transformação da energia mecânica do martelo em energia térmica da 
estaca. 
b) conservação da quantidade de movimento do martelo. 
c) transformação da energia potencial gravitacional em trabalho para empurrar 
a estaca. 
d) colisões do tipo elástico entre o martelo e a estaca. 
e) transformação da energia elétrica do motor em energia potencial elástica do 
martelo. 
 
8.A figura ilustra um brinquedo oferecido por alguns parques, conhecido por 
tirolesa, no qual uma pessoa desce de determinada altura segurando-se em uma 
roldana apoiada numa corda tensionada. Em determinado ponto do percurso, a 
pessoa se solta e cai na água de um lago. Considere que uma pessoa de 50kg parta 
do repouso no ponto A e desça até o ponto B segurando-se na roldana, e que 
Fontes Alternativas de Energia 
 
53 
nesse trajeto tenha havido perda de 36% da energia mecânica do sistema, devido 
ao atrito entre a roldana e a corda. No ponto B ela se solta, atingindo o ponto C na 
superfície da água. Em seu movimento, o centro de massa da pessoa sofre o 
desnível vertical de 5 m mostrado na figura.Desprezando a resistência do ar e a 
massa da roldana, e adotando g = 10 m/s2, pode-se afirmar que a pessoa atinge o 
ponto C com uma velocidade, em m/s, de módulo igual a: 
a) 8. 
b)10. 
c) 6. 
d)12. 
e) 4 
 
9.Uma pessoa sobe um lance de escada, com velocidade constante, em 1,0 
min. Se a mesma pessoa subisse o mesmo lance, também com velocidade 
constante em 2,0 min, ela realizaria um trabalho . 
a) duas vezes maior que o primeiro. 
b) duas vezes menor que o primeiro. 
c) quatro vezes maior que o primeiro. 
d) quatro vezes menor que o primeiro. 
e) igual ao primeiro. 
 
10.Os carrinhos de brinquedo podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os 
movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a 
criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento 
enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que 
ocorre no carrinho descrito também é verificado em: 
a) um dínamo. 
b) um freio de automóvel. 
c) um motor a combustão. 
d) uma usina hidroelétrica. 
e) uma atiradeira (estilingue). 
Fontes Alternativas de Energia 
 
54 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
55 
 
3Tipos de Combustíveis 
Fontes Alternativas de Energia 
 
56 
 
Caro aluno, 
Existem uma variedade em combustíveis, e que são utilizados para vários fins, 
os combustíveis se tornaram muito importante devido a sua capacidade de gerar 
energia e calor, servindo tanto para abastecer os automóveis, como também de 
energia elétrica. Trataremos inicialmente apenas os principais combustíveis, sendo 
a gasolina, o diesel, etanol, carvão, querosene, metanol, biodiesel, gás natural, e o 
hidrogênio que apesar de ser analisado já é considerado uma alternativa muito 
favorável de combustível, para a sociedade e principalmente para o meio 
ambiente. 
 
Objetivos da unidade: 
 Apresentar a importância dos combustíveis na obtenção da Energia 
necessária para mover a indústria, transportes e a sociedade moderna; 
 Conhecer outros combustíveis mais baratos e de fácil obtenção e produção; 
 Compreender os mecanismos e importância energética dos principais tipos 
de combustíveis, sua química da combustão e seus impactos no meio 
ambiente. Propor novos tipos de combustíveis com menor prejuízo 
ambiental e econômico; 
 
Plano da unidade: 
 Combustíveis 
 Célula a combustível 
 
 
Bons estudos! 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
57 
 
Combustíveis 
 
O combustível é um material cuja a queima é utilizada para produzir calor, 
energia ou luz. A queima ou combustão é uma reação química na qual os 
constituintes do combustível se combinam com o oxigênio do ar. Para iniciar a 
queima de um combustível é necessário que ele atinja uma temperatura definida, 
chamada de temperatura de ignição. 
O poder calorífico de um combustível é dado pelo número de calorias 
desprendida na queima do mesmo. Os combustíveis são classificados segundo o 
estado em que se apresenta (sólido, líquido ou gasosos). 
 
Além dos produtos naturais existem os artificiais. 
 
Estado 
Físico 
Combustíveis Combustíveis Artificiais 
Sólido Lenha, turfa, carvão 
Coque, briquetes, carvão, vegetal, tortas 
vegetais 
Líquido Petróleo Produtos da destilação de petróleo de alcatrão; álcool, gasolina sintética 
Gasoso Gás Natural 
Hidrogênio, acetileno, propano, butano, gás de 
iluminação, gás de gasogênio, gás de alto - 
forno 
 
Combustível Sólido 
Os principais combustíveis sólidos naturais são a madeira e os produtos de sua 
decomposição natural, turfa e carvão. Para que um sólido possa ter valor como 
combustível é necessário que tenha um poder calorífico tão elevado quanto 
possível e queime com facilidade, com ou sem chama. 
 
Fontes Alternativasde Energia 
 
58 
Combustível Líquido 
O combustível líquido tem certas vantagens comparação com os sólidos, tais 
com poder calorifico elevado, maior facilidade e economia de armazenagem e fácil 
controle de consumo. 
Quase todos os combustíveis líquidos são obtidos a partir do petróleo. O 
combustível líquido são: gasolina, querosene, óleo diesel e álcool. 
 
Combustível Gasoso 
Apresentam certas vantagens em relação aos combustíveis sólidos, tais como: 
permitir a eliminação de fumaça e cinzas, melhor controle de temperatura e 
comprimento das chama. 
Os combustíveis sólidos são: gás natural, gás de iluminação, gás de água, gás 
de gasogênio, acetileno, propano e butano. 
 
Célula a combustível 
 
O esgotamento dos combustíveis fósseis e a degradação do meio ambiente 
estão entre os principais e cruciais problemas enfrentados pela sociedade 
moderna. Estes problemas são relacionados porque uma das principais fontes de 
poluição ambiental é o uso indiscriminado de combustíveis fósseis para produzir 
energia. Em particular, o uso desses combustíveis em um número cada vez maior 
de veículos que transitam nos grandes centros urbanos é uma das maiores 
preocupações atuais, visto o grande número de poluentes produzidos. 
A energia química armazenada nos combustíveis é liberada através da 
combustão. Neste processo, o combustível reage com oxigênio produzindo água e 
dióxido de carbono e liberando parte da energia armazenada nas ligações 
químicas. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
59 
 
Combustão Direta Ideal. 
 
Combustível + O2  H2O + CO2 + energia (a maior parte na forma de calor). 
Infelizmente os combustíveis possuem impurezas, muitas delas compostos de 
enxofre, e as altas temperaturas atingidas no processo de combustão permitem a 
reação do nitrogênio presente no ar. Além disso nem sempre a quantidade de 
oxigênio presente é suficiente para que ocorra a total queima do combustível, 
gerando macropartículas de carbono. Todos estes fatores geram uma considerável 
poluição. 
 
Combustão Direta Real. 
Combustível (contém enxofre - S) + ar (O2, N2)  H2O + CO2 (aumentando o 
Efeito Estufa) + SOx + NOx (causando a Chuva Ácida) + outros componentes 
poluentes (monóxido de carbono, hidrocarbonetos, macropartículas de carbono, 
aldeídos etc. - causando problemas respiratórios e cardíacos, etc.). Outro problema 
é a eficiência do aproveitamento da energia química contida no combustível. A 
maior parte da energia liberada na combustão direta, como a que ocorre na 
queima de combustível no motor dos automóveis ou nas usinas termoelétricas, 
está na forma de calor. 
O movimento do carro ou do gerador é o resultado da expansão que este calor 
provoca nos gases, dentro dos motores, ou do vapor de água na termoelétrica. Nos 
dois casos apenas uma pequena parcela (aproximadamente 20%) da energia 
química pode ser aproveitada como energia mecânica ou como energia elétrica. 
A maior parte da energia é simplesmente liberada no meio ambiente na forma 
de calor, o que também é uma forma de poluição. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
60 
 
Em resumo, os maiores problemas de produção de energia por meio de 
combustão são: 
Combustível fóssil não é renovável; O aproveitamento da energia é pequeno 
(baixa eficiência); Poluição ambiental severa promovendo problemas sérios para a 
saúde e bens materiais. 
 
Então, nas alternativas para produção de energia devemos considerar: 
 
 Eficiência. 
Poluição ambiental (que é mais importante). 
A célula a combustível é uma alternativa em que a combustão é realizada de 
maneira controlada, aumentando a eficiência do aproveitamento da energia 
liberada e de modo menos poluente. A ideia é aproveitar o deslocamento que os 
elétrons sofrem durante a combustão. 
O princípio de funcionamento está esquematizado na figura abaixo, utilizando 
como combustível o hidrogênio (H2). O hidrogênio entra em contato com um 
metal e cede elétrons para este metal produzindo H+. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
61 
Esse elétron circula por um circuito elétrico externo, onde sua energia pode ser 
aproveitada, e retorna para a célula a combustível onde, novamente através de um 
metal, encontra-se com o oxigênio. Os dois polos da célula são ligados por um 
eletrólito, ou seja, uma substância ou solução que permite o movimento de íons. 
Através do eletrólito, íons com o oxigênio que ganhou elétrons de um lado e o 
hidrogênio que perdeu elétrons do outro ligam-se formando água, que é o 
produto desta reação. Por este processo até 50% da energia química pode ser 
transformada diretamente em energia elétrica. Se outros combustíveis forem 
usados, outros produtos serão obtidos. 
Uma parte da energia química ainda é transformada em calor e também pode 
ser aproveitada, por exemplo, em sistemas para aquecimento de água. Assim a 
eficiência do aproveitamento da energia química pode chegar a 80%. 
 
A célula combustível é uma alternativa. 
Possui elevada eficiência de conversão: 
Elétrica 50%. 
Com cogeração 80% (calor pode ser usado para aquecer água). Geração no 
local, sem poluição química (porque produz somente água) e sem poluição sonora. 
Vida útil de 40.000 horas. Custo ainda é elevado porque é uma tecnologia nova e 
não é produzido em grande escala. 
 
Aplicações da célula a combustível: 
Veículos espaciais: 
Local onde as pessoas possuem pequeno espaço, necessitam de energia 
elétrica e não podem ter poluição. 
A água produzida pela célula também é utilizada para consumo dos 
tripulantes. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
62 
Agências de cartão de crédito: na falta de energia elétrica para os 
computadores causaria grande prejuízo, portanto neste caso a célula a combustível 
é utilizada como estratégia de segurança. 
Em hospitais: energia elétrica é de extrema importância sendo que a falta 
desta causaria sérios problemas. A água e calor produzidos pela célula podem ser 
utilizados em suas lavanderias. 
Em residências: como uma forma alternativa de produção de energia, 
independente de meios de distribuição. O calor produzido também poderia ser 
utilizado no aquecimento de água (chuveiro, cozinha e lavanderia). 
Em veículos: que seriam movidos a motores elétricos, contribuindo de 
maneira significativamente para a redução no consumo e na redução da poluição. 
 
Um combustível para o futuro 
Desde os primórdios da humanidade o homem busca fontes de energia. Isso 
está diretamente ligado a sua evolução na Terra. 
A primeira, e que originou todas as outras foi a energia calorífica do sol. 
Desde então a busca por novas fontes de energéticas tornou-se uma 
constante. Na década de 1970, com a abundância e os baixos custos de 
combustíveis fósseis, especialmente o petróleo, o mundo encontrou energia para 
suprir suas necessidades que não paravam de crescer. 
Mas esse início de século XXI estamos diante de uma crise energética. O 
petróleo já não existe em fartura, existem guerras por esse combustível e sentimos 
os efeitos da rápida evolução que iniciou-se na Revolução Industrial e atingiu seu 
auge na segunda metade do século passado. 
Mais do que interesses econômicos e políticos, devemos visar o bem da 
sociedade, procurar combustíveis que não agridam tanto a natureza e temos de 
pensar na conservação do planeta, o efeito estufa e a destruição da Camada de 
Ozônio (O3) nos mostram as consequências dessa “evolução inconsequente, no 
entanto não há como parar no avanço tecnológico e o jeito é encontrar uma fonte 
de energia que consiga suprir as necessidades humanas”. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
63 
Uma dessas fontes, devido a todo esse contexto histórico do final do século XX 
para o XXI, e que tem sido bastante estudada, é a energia do biodiesel. 
O biodiesel é um combustível obtido através de óleos vegetais como do 
girassol, pinhão manso, algodão, soja e babaçu, assim renovável e torna-se uma 
opção para asfontes energéticas dos fósseis. 
Ele reduz, em certa quantia, os lançamentos de poluentes, principalmente de 
dióxido de carbono (CO2), o gás responsável pelo efeito estufa na Terra, na 
atmosfera; promove o desenvolvimento da agricultura, principalmente em locais 
mais desfavorecidos, cria novos empregos e apresenta vantagens incontáveis 
comparado ao óleo diesel comum. 
Em termos políticos e econômicos, o progresso do Brasil seria mais rápido, 
também, já que a dependência quanto aos combustíveis fósseis diminuiria e com 
menos dinheiro gasto nessas importações, podia-se investir em mais projetos que 
favorecessem o mercado nacional e também podia exporta-se o combustível, 
100% nacional. 
Além do mais, ele pode ser utilizado em motores diesel, puro ou junto com 
diesel fóssil com proporção indeterminada. A fabricação do óleo diesel não é das 
mais complexas. 
A molécula de óleo vegetal é formada por três ésteres ligados a uma molécula 
de glicerina, o que faz dele um triglicídio. 
O processo que transforma o óleo vegetal em biodiesel é chamado 
transesterificação, que nada mais é que a separação da glicerina do óleo vegetal. 
Cerca de 20% da molécula do óleo vegetal é formada por glicerina que torna 
mais espesso e viscoso. Durante esse processo a glicerina é removida do óleo 
vegetal, tornando-o mais fino e com menos viscosidade. 
Os ésteres são a base do biodiesel e na transesterificação a glicerina é 
substituída pelo álcool, proveniente do etanol ou metanol, mas prefere-se o etanol 
pois possui menos agressividade. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
64 
Várias podem ser as matérias-primas bases para o biodiesel, dentre todas elas 
tratarei, especificamente, de três que, de modo particular, chamavam minha 
atenção, o pinhão manso, a soja e o babaçu. 
O pinhão manso, por existir em uma área que não lhe favorece, pode ser uma 
das mais próperas oleaginosas do Sudeste, Centro-Oeste e Nordeste, para 
substituir o diesel do petróleo, e ainda tem a vantagem de, até agora, não ter 
apresentado nenhuma praga. 
 
Finalizamos mais uma unidade. Sempre que tiver uma dúvida entre em 
contato com seu tutor virtual através do ambiente virtual de aprendizagem. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
65 
 
Exercícios – Unidade 3 
 
1) Observe a imagem a seguir: 
 
Ela corresponde ao “triângulo do fogo”, mas repare que nela não constam os 
componentes necessários para que a combustão aconteça. Marque a alternativa 
que traz os três fatores essenciais para a ocorrência da reação. 
a) ar, comburente e calor. 
b) oxigênio, combustível e água. 
c) comburente, combustível e calor. 
d) comburente, oxigênio e fonte de ignição. 
e) combustível, madeira e fonte de ignição. 
 
2."O mais tangível de todos os mistérios visíveis - fogo." (Leigh Hunt). A frase 
acima traduz a complexidade na definição dos aspectos físicos de uma chama. 
 
Imagem disponível em: 
<https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DancingFlames.jpg>. Acesso em 29/01/2016 às 
11h14. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
66 
 
Marque a alternativa correta em relação ao estado físico do fogo: 
a) estado sólido. 
b) estado de plasma (fluido). 
c) fogo é energia, não possui estado físico. 
d) dois estados físicos: sólido (chama) e gasoso (fumaça). 
e) estado gasoso. 
 
3.Durante a reação de combustão de hidrocarbonetos, há liberação de 
grandes quantidades de energia, principalmente sob a forma de calor. A queima, 
neste caso, é responsável pela formação de alguns subprodutos, quais são eles? 
a) gás carbônico e água. 
b) gás oxigênio e fuligem. 
 c) gás carbônico e sulfetos. 
d) gás oxigênio e água. 
 e) gás ozônio e água. 
 
4.Uma célula combustível é um dispositivo eletroquímico constituído por dois 
eletrodos, denominados de cátodo e ânodo, sendo capaz de gerar eletricidade a 
partir de um combustível e de um comburente, segundo a reação global: H2(g) + 
O2(g) → H2O(l). Igualmente, todas as células têm um eletrólito, onde ocorre o 
transporte dos íons produzidos, e uma fina camada de catalisador normalmente de 
platina ou de níquel que recobre o eletrodo. O diagrama a seguir representa uma 
célula combustível de hidrogênio. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
67 
 
a) Em uma célula de combustível de hidrogênio, o hidrogênio sofre redução e 
o oxigênio oxidação. 
b) No ânodo, polo positivo, ocorre redução do hidrogênio. 
c) O potencial gerado por uma célula combustível é negativo, assim podemos 
considerar que ocorre uma reação espontânea. 
d) Para gerar uma maior ddp (diferença de potencial), 
seria necessário construir uma bateria contendo células combustíveis 
arranjadas em série. 
e) O hidrogênio é o comburente e necessita estar armazenado; o oxigênio é o 
combustível e vem do ar atmosférico. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
68 
 
5.É antigo o desejo de substituir a energia oriunda de combustíveis fósseis por 
uma outra fonte, cuja forma de obtenção seja mais eficiente, mais barata e não 
cause danos ambientais. Uma boa alternativa vem da célula combustível do tipo 
hidrogênio-oxigênio (figura abaixo), que gera eletricidade através de um processo 
eletroquímico sem emissão de qualquer poluente, sem barulho ou vibração. 
 
(Adaptada de: CHANG, Raymond, Chemistry 5ed. USA: Mcgraw-Hill, 1994, p. 787). 
 
De acordo com as informações sobre essa célula, é correto afirmar: 
a) A oxidação de O2(g) ocorre no cátodo. 
b) A redução do H2(g) ocorre no ânodo. 
c) O potencial padrão da célula é igual a -0,43V. 
d) A reação eletroquímica da célula é espontânea nas condições padrões. 
e) A reação global do processo eletroquímico é 2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(l) + 4e- 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
69 
 
6.Cite algumas aplicações da célula combustível. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
7. “Um dos fatores de maior influência no aquecimento global é a liberação de 
gases poluentes provocada pelo uso de combustíveis fósseis. Três tipos são usados 
em larga escala pelo planeta: carvão mineral, petróleo e gás natural. Entre os três, o 
carvão é o maior vilão. Ainda assim, e apesar dos sinais cada vez mais preocupantes 
da mudança climática, o uso desse combustível parece longe de ser substituído por 
alternativas menos poluentes.” (Revista Veja. Dez. 2008). 
Sobre o carvão mineral, é incorreto afirmar que: 
a) a queima do carvão mineral emite gases que colaboram para um possível 
aquecimento global e pode provocar a produção da chamada “chuva ácida”. 
b) a exemplo dos demais combustíveis fósseis, o carvão mineral é o resultado 
do magmatismo que se verificou em terrenos de bacias sedimentares antigas, que 
foram fundo de grandes lagos. 
c) o carvão mineral é empregado também para produzir plásticos, fertilizantes 
e para auxiliar no derretimento do ferro e na fabricação do aço. 
d) quando o carvão mineral é queimado, o vapor oriundo dessa queima aciona 
as turbinas que estão instaladas nas usinas termoelétricas; esse movimento é 
responsável pela formação de eletricidade. 
e) o carvão mineral ainda é muito utilizado para a produção de energia por ser 
atraente do ponto de vista econômico, uma vez que é barato e abundante. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
70 
 
8.Em relação à charge apresentada, marque a única resposta INCORRETA com 
relação à temática do BIODIESEL. 
 
a)A produção das matérias-primas (etanol e óleo de soja) importantes para a 
geração de biodieselé uma tradição na economia brasileira. Tal fato expõe, 
internacionalmente, o país e o coloca como carro-chefe na discussão geopolítica 
em torno dos caminhos a serem tomados pelos investidores mundiais, a partir da 
possível substituição dos combustíveis fósseis pelos que geram “energias limpas”. 
b)Devido à extensão territorial do Brasil e à existência de áreas de fronteiras 
agrícolas, ainda há possibilidades de incorporação de novos espaços produtivos, 
em larga escala, para o cultivo de matérias-primas voltadas para a geração de 
biodiesel, o que gera forte interesse internacional. 
c)A geopolítica energética do mundo mudou, no século XXI, com a adoção, 
pelas potências centrais e emergentes, do discurso ambiental nos seus projetos de 
gestão. Segundo elas, o cultivo agrícola voltado para a geração de biodiesel é uma 
necessidade para as agendas de proteção ambiental no mundo, que precisa de 
“combustíveis limpos”, o que torna o Brasil um importante país para a produção e 
exportação de biodiesel. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
71 
d)O Brasil, com muita tradição na produção e uso de biodiesel em escala 
industrial, faz com que “os olhos do mundo” se voltem para si devido à 
possibilidade de substituição, com intuito de modernização rural, dos cultivos 
voltados para a alimentação básica por outros destinados à geração de 
biocombustíveis. 
e)A importância geopolítica do Brasil foi revigorada, desde o início deste 
século, devido à redescoberta do potencial do país em fornecer, na atualidade, aos 
mercados internacionais, matérias-primas geradoras do biodiesel (óleos e 
gorduras), que são mais baratas do que o preço do barril de petróleo e seus 
derivados. 
 
9.O debate atual em torno dos biocombustíveis, como o álcool de cana-de-
açúcar e o biodiesel, inclui o efeito estufa. Tal efeito garante temperaturas 
adequadas à vida na Terra, mas seu aumento indiscriminado é danoso. Com 
relação a esse aumento, os biocombustíveis são alternativas preferíveis aos 
combustíveis fósseis porque: 
a) são renováveis e sua queima impede o aquecimento global. 
b) retiram da atmosfera o CO2 gerado em outras eras. 
c) abrem o mercado para o álcool, cuja produção diminuiu o 
desmatamento. 
d) são combustíveis de maior octanagem e de menores taxas de 
liberação de carbono. 
e) contribuem para a diminuição da liberação de carbono, presente nos 
combustíveis fósseis. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
72 
 
10.Os biocombustíveis de primeira geração são derivados da soja, milho e 
cana-de-açúcar e sua produção ocorre através da fermentação. Biocombustíveis 
derivados de material celulósico ou biocombustíveis de segunda geração — 
coloquialmente chamados de “gasolina de capim” — são aqueles produzidos a 
partir de resíduos de madeira (serragem, por exemplo), talos de milho, palha de 
trigo ou capim de crescimento rápido e se apresentam como uma alternativa para 
os problemas enfrentados pelos de primeira geração, já que as matérias-primas são 
baratas e abundantes. 
a) são matrizes energéticas com menor carga de poluição para o ambiente e 
podem propiciar a geração de novos empregos, entretanto, para serem 
oferecidos com baixo custo, a tecnologia da degradação da celulose nos 
biocombustíveis de segunda geração deve ser extremamente eficiente. 
b) oferecem múltiplas dificuldades, pois a produção é de alto custo, sua 
implantação não gera empregos, e deve-se ter cuidado com o risco 
ambiental, pois eles oferecerem os mesmos riscos que o uso de 
combustíveis fósseis. 
c) sendo de segunda geração, são produzidos por uma tecnologia que 
acarreta problemas sociais, sobretudo decorrente do fato de a matéria-
prima ser abundante e facilmente encontrada, o que impede a geração 
de novos empregos. 
d) sendo de primeira e segunda geração, são produzidos por tecnologias 
que devem passar por uma avaliação criteriosa quanto ao uso, pois uma 
enfrenta o problema da falta de espaço para plantio da matéria-prima e a 
outra impede a geração de novas fontes de emprego. 
e) podem acarretar sérios problemas econômicos e sociais, pois a 
substituição do uso de petróleo afeta negativamente toda uma cadeia 
produtiva na medida em que exclui diversas fontes de emprego nas 
refinarias, postos de gasolina e no transporte de petróleo e gasolina. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
73 
 
4 Ciclos Principais dos Motores Térmicos 
Fontes Alternativas de Energia 
 
74 
 
Define-se como ciclo termodinâmico a sequência repetitiva de 
transformações físicas produzidas por um sistema a fim de realizar trabalho. Os 
ciclos termodinâmicos são a base do funcionamento de motores de calor, que 
operam a maioria dos veículos e geradores no mundo. Nesta unidade veremos 
exemplos de ciclos termodinâmicos e os tipos de motores de calor que os mesmos 
representam. 
 
Objetivos da unidade: 
No fim desta unidade os estudantes devem ser capazes de: 
 Aplicar os conhecimentos adquiridos no concernente à tecnologia de 
conversão de energia térmica em mecânica; 
 Compreender o fenómeno de transformação de energia cinética de um gás 
em energia mecânica em um dispositivo de êmbolo alternativo; 
 Entender o funcionamento de Motores de Combustão Externa e Interna; 
 Propor melhorias com a finalidade de elevar a eficácia na conversão de 
energia. 
 
Plano da unidade: 
 Ciclo de Carnot 
 
Bons estudos! 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
75 
 
Desde a Antiguidade já se conhece o uso do calor para produzir movimento. 
Heron de Alexandria, no século I d.C., construiu um "motor a vapor" muito simples. 
Sua utilidade, no entanto, só apareceu séculos mais tarde, quando surgiram os 
motores de combustão externa. Você, caro aluno(a), pode observar a produção de 
movimento pelo calor numa panela de pressão e calcular a pressão no seu interior. 
Para tanto, devem medir o peso da válvula reguladora e o diâmetro do orifício de 
escape do vapor. A razão entre o peso e a área corresponde à pressão máxima do 
vapor. Você também pode reproduzir em laboratório um motor a vapor como o de 
Heron. Basta ter um frasco suspenso por um barbante (conforme a figura abaixo). 
Quando aquecida, a água colocada no interior do frasco vaporiza-se e sai em jatos 
para a atmosfera através dos dois canudinhos. Os dois jatos formam um binário de 
forças que provocam a rotação do conjunto. 
 
Máquina de Heron um inventor grego, no século I d.C. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
76 
As máquinas térmicas são dispositivos que convertem calor em trabalho, 
enquanto opera em um ciclo. Mas temos diversos ciclos termodinâmicos 
diferentes, conheça mais profundamente cada um deles e as leis que regem essas 
operações. 
 
Ciclo de carnot 
 
O ciclo de Carnot, proposto pelo engenheiro francês Nicolas Léonard Sadi 
Carnot (1824), é considerado um ciclo termodinâmico ideal, representando 
apenas o funcionamento teórico de uma máquina. Este ciclo reversível é formado 
por duas transformações isotérmicas, que se alternam com duas transformações 
adiabáticas. Todas as trocas de calor são isotérmicas neste ciclo. 
Até hoje, ainda não foi possível desenvolver uma máquina de Carnot, ou seja, 
uma máquina que opere sob o ciclo de Carnot, uma vez que, seu rendimento 
corresponde ao máximo que uma máquina térmica pode atingir (próximo de 
100%), operando entre determinadas temperaturas de fonte quente e fonte fria. 
Assim, para chegar próximo ao sistema isotérmico, um processo real desse ciclo 
teria que ser muito lento e isso inviabilizaria seu uso. 
O ciclo de Carnot é constituído de duas transformações isotérmicas: uma para 
a temperatura T1 da fonte quente onde ocorre o processo de expansão e a outra 
temperatura T2 referente a fonte fria onde ocorre o processo de compressão. Cada 
uma dessas transformações é intercalada com duas transformações adiabáticas. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
77 
Assim temos que os processos são: 
 Expansãoisotérmica AB onde o gás retira energia térmica da fonte quente; 
 Expansão adiabática BC onde o gás não troca calor; 
 Compressão isotérmica CD onde o gás rejeita energia térmica para a fonte 
fria; 
 Compressão adiabática DA onde o gás não troca calor. 
 Assim como nenhum outro ciclo termodinâmico, o ciclo de Otto não é tão 
eficiente quanto o ciclo de Carnot, visto que sua eficiência depende 
diretamente das propriedades do fluido, como, por exemplo, o calor latente 
de evaporação e a energia interna. 
 Em particular a este ciclo foi demonstrado que as quantidades de calor 
trocadas com as fontes são proporcionais às respectivas temperaturas 
absolutas: 
 
onde: 
T1 - Temperatura da fonte quente (K); 
T2 - Temperatura da fonte fria (K); 
Q1 - Energia térmica recebida da fonte quente (J); 
Q2 - Energia térmica recebida da fonte fria (J). 
Como, para uma máquina térmica o rendimento é dado por: 
 
n	=	1- 
|Q2|
|Q1|
 
e para uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot temos que: 
|Q2|
|Q1|
= 
T2
T1
 
Representando o ciclo mais básico da Termodinâmica, a máquina de Carnot é 
utilizada apenas como um comparativo, que mostra se uma máquina térmica tem 
ou não um bom rendimento. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
78 
 
Ciclo de Otto 
 
O ciclo de Otto idealiza o funcionamento de motores de combustão interna, 
que operam grande parte dos veículos automotores movidos a álcool, gasolina ou 
gás natural. Neste tipo de motor, o calor captado pelo ciclo é proveniente de uma 
reação de combustão, que acontece no interior do motor. Uma faísca provoca a 
ignição da combustão e com isso, os gases produzidos na reação são utilizados 
para realizar trabalho. 
As máquinas à combustão interna do tipo Otto e Diesel, inventadas no final do 
século XIX, são compostas de no mínimo um cilindro, contendo um êmbolo móvel 
(pistão) e diversas peças móveis. As figuras abaixo são uma representação 
esquemática e simplificada das etapas principais de uma máquina Otto. 
 
 
 
A primeira etapa (1), também denominada de primeiro tempo, é denominada 
admissão. Nessa etapa a válvula de admissão permite a entrada, na câmara de 
combustão, de uma mistura de ar e combustível enquanto o pistão se move de 
forma a aumentar o espaço no interior da câmara. 
A segunda etapa (2), denominada de segundo tempo, é a compressão. Nesta 
o pistão se move de forma a comprimir a mistura, fazendo seu volume diminuir. 
Aqui ocorre uma compressão adiabática e em seguida a máquina térmica recebe 
calor numa transformação isocórica. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
79 
A terceira etapa (3), denomina-se explosão. No término da compressão um 
dispositivo elétrico gera uma centelha que ocasiona a explosão da mistura 
ocasionando sua expansão. 
Após isto, ocorre então o quarto tempo (4), quando a válvula de saída abre e 
permite a exaustão do gás queimado na explosão. A expansão adiabática leva a 
máquina ao próximo estado, onde ela perde calor e retorna ao seu estado inicial, 
onde o ciclo se reinicia. 
 
No gráfico acima, estão plotadas as coordenadas relativas a evolução da 
Eficiência do Motor Otto desde a sua invenção até os dias de hoje. Entre as causas 
de perda de disponibilidade da energia do combustível, apontam-se a 
transferência de calor sob diferença de temperatura finita e o escoamento 
turbulento nas seções estranguladas (válvula de controle da vazão de ar, ou 
borboleta, válvulas de admissão e de descarga). 
A introdução de água no motor e sua vaporização no coletor de admissão, 
onde a pressão é menor do que a atmosférica, resfria a mistura permitindo 
diminuir-se a retirada de calor e, portanto, a irreversibilidade associada à 
refrigeração externa. Observa-se que a análise elaborada permite localizar saltos de 
desenvolvimento da tecnologia, como o observado na década de 40 com a 
introdução do chumbo tetra-etila, como anti-detonante, que permitiu elevar a 
razão de compressão de 5:1, suportada pela gasolina não aditivada,para 7:1. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
80 
Os resultados obtidos com a mistura de álcool anidro à gasolina, no Brasil, 
mostram que o efeito anti-detonante seria mais propriamente atribuível ao radical 
etila do que ao chumbo. 
Este exemplo de análise serve para corroborar a hipótese geralmente aceita de 
que o desenvolvimento tecnológico segue a lei logística, pois, neste caso, temos 
um parâmetro quantificável do estado da tecnologia que é a eficiência térmica do 
motor. 
 
Ciclo de Diesel 
 
O ciclo de Diesel representa o funcionamento de outro tipo de motor de 
combustão interna: o motor movido a diesel. A principal característica deste ciclo é 
o fato da combustão ser provocada pela compressão da mistura de combustível 
com o ar (sem faísca). Isso ocorre porque nesse tipo de motor não existe a vela (o 
dispositivo que causa a faísca), ao contrário dos motores movidos a gasolina, por 
exemplo. 
O torque não é maior nos motores diesel do que nos a gasolina, ao contrário 
do que se acredita. Por apresentarem queima de combustível mais lenta, sua 
rotação máxima é bem mais baixa do que no caso de gasolina, o que acaba 
limitando sua potência específica. Mas é o funcionamento em regimes baixos que 
lhe dá vantagem para veículos de transporte de carga, pois seu torque máximo 
surge bem cedo. O menor torque e potência específicos são compensados por 
cilindrada maior e superalimentação. 
As primeiras aplicações do motor foram em geradores de energia e motores 
estacionários para uso geral. Desenvolvia baixa potência específica (algo em torno 
de 10 cv) e foi inicialmente previsto para operar com carvão pulverizado (injetado 
através de um jato de ar comprimido na câmara de combustão). Sem nunca 
funcionar corretamente e gerando muitas dúvidas quanto ao processo, necessitou 
de mais pesquisas e ensaios, até que, em 1897, Diesel desenvolveu um motor com 
20 cv a 127 rpm. Era um simples monocilíndrico de 250 mm de diâmetro, 400 mm 
de curso (19,6 litros de cilindrada) e possuindo um rendimento térmico de 26,2%, 
contra 20% dos motores a ignição por centelha do ciclo Otto e 10% das máquinas a 
vapor, comprovando assim sua eficiência. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
81 
Os motores diesel de quatro tempos são derivados dos estudos do francês 
Beau de Rochas, de 1862, inventor do ciclo de quatro tempos. A evolução acontece 
quando o eng. Francês L'Orange projeta o primeiro motor diesel de injeção 
mecânica para a Deutz e, em 1912, constrói o primeiro motor a injeção direta. A 
partir de 1940, os motores diesel fazem enormes progressos, tanto nos processos 
construtivos quanto em termos de injeção. 
Há também o motor diesel de dois tempos, como o famoso GMC que 
propulsionava os ônibus da Viação Cometa nos anos 50 e mantido vivo nos 
cavalos-mecânicos da marca, impecavelmente conservados, que sempre dão o 
show nas exposições de automóveis antigos no Brasil. O som do motor é 
inconfundível, um espetáculo à parte, em razão principalmente do soprador 
(blower) essencial a seu funcionamento. Esses motores possuem válvula de 
escapamento somente, sendo a admissão feita por janelas no cilindro. 
Os motores diesel possuem alto rendimento termodinâmico, quando 
comparados a outros motores de máquinas térmicas. Sua principal diferença em 
relação aos de ignição por centelha (ciclo Otto) é que nos diesel, de ignição por 
compressão, o ar é comprimido para depois ser pulverizado o combustível. Desta 
forma temos um melhor aproveitamento de todo o combustível injetado, 
perdendo-se menos combustível (daí sua maior economia), pois o ar aquecido é 
capaz de inflamar o combustível, que é injetado no tempo certo. Já no ciclo Otto, o 
combustível é introduzido junto com o ar -- atomizado -- para ser queimado, 
havendo perdas de mistura por todo o percurso da mistura. 
Por utilizar óleo combustível, mais pesado e por sua própria natureza com alto 
poder antidetonante,o motor diesel possui características de queima progressiva e 
é indicado para operar com alta taxa de compressão (em geral entre 18 e 24:1, duas 
a três vezes superior à de um motor a gasolina). 
O alto rendimento provém também da elevada taxa de compressão, que se 
por um lado proporciona o aquecimento do ar que permite o combustível 
inflamar-se, por outro produz maior pressão e, por consequência, melhor 
aproveitamento do combustível. 
O que regula a potência dos motores diesel não é uma válvula-borboleta de 
entrada de ar (nem a possuem) como nos motores a gasolina, mas a quantidade de 
combustível injetado. Não existe a condição de 'acelerador fechado', razão para 
Fontes Alternativas de Energia 
 
82 
não existir freio-motor e nem vácuo de admissão para aproveitamento num 
servofreio. Isso obriga a colocação de válvula na saída do coletor de escapamento 
caso se queira usar o motor como freio numa descida de serra, por um lado, e o uso 
de uma bomba de vácuo para o servofreio, por outro. Seu funcionamento obedece 
certa similaridade com os motores de ignição por centelha. No primeiro tempo 
admite ar puro; no segundo tempo acontece a compressão do ar; no terceiro, "o 
tempo de fogo", o óleo diesel é pulverizado e acontece a combustão e expansão; e 
no quarto e último tempo, a expulsão dos gases resultantes da queima 
(escapamento). Observa-se que sua principal diferença é que a combustão se 
realiza através do contato do combustível com o ar comprimido e aquecido. 
Em relação aos motores à gasolina, possui atrativos cada vez mais sólidos. À 
medida em que os parâmetros de emissões ficam mais rígidos e o fator consumo se 
estreita através das imposições de um mercado cada vez mais exigente, ficam mais 
claras suas vantagens, como: alto rendimento térmico (42% contra no máximo 33% 
dos propulsores a gasolina); menor consumo específico (em torno de 30%, pois 
retira-se mais energia do combustível e da combustão) e por consequência 
menores índices de emissões de poluentes (emitem menor quantidade de gases 
tóxicos pelo escape, desde que bem regulados); por utilizar um combustível menos 
volátil que a gasolina, oferece maior segurança nos acidentes. 
Sua baixa potência específica era um empecilho ao uso nos automóveis de 
passeio. Era necessário construir grandes motores, com alta cilindrada, e os 
compartimentos de motor cada vez mais exíguos impediam sua utilização em 
veículos de menor porte. Com a adoção de superalimentação e a aplicação de 
novos materiais no processo construtivo, surgiram soluções aos problemas de 
peso, espaço e potência. 
Com a adoção de turbo compressor (que eleva a pressão de entrada do ar no 
cilindro), foi conseguido melhor enchimento volumétrico, com ganhos de potência 
na ordem de 40% em relação aos motores diesel de aspiração natural. Novos 
desenhos de câmara de combustão estão tornando seu desempenho semelhante 
aos dos motores a gasolina em termos de potência, com a vantagem do custo 
menor do combustível, menor índice de poluição atmosférica, aliados a uma 
elevada vida útil e alta confiabilidade do conjunto propulsor (exige menos 
intervenções de manutenção e não possui sistema de ignição). 
Fontes Alternativas de Energia 
 
83 
Em suas câmaras de combustão (pelo desenho de seu projeto e o método de 
queimar o combustível) pode-se inflamar praticamente qualquer tipo de óleo 
combustível cru, como diesel, óleo combustível, naftas, dendê etc., inserindo os 
motores diesel na categoria dos propulsores alternativos. Quando agrupado a um 
motor elétrico, entra na categoria dos veículos híbridos, solução para os grandes 
centros urbanos em termos de transporte individual e coletivo. 
Paralelamente à evolução da potência, o conforto ao rodar foi muitas vezes 
melhorado. Estudos levaram à redução dos fortes ruídos da combustão, das 
vibrações em marcha lenta e do peso. 
Nos anos 90, ocorreu a popularização do sistema "common rail". Trata-se de 
uma injeção em que os bicos injetores, com comando eletrônico, recebem o 
combustível de uma única linha, central, em pressões ao redor de 1.500 bar, para 
que haja uma queima bem próxima da perfeição, tornando o diesel ainda mais 
econômico e mais potente. 
Trata-se basicamente, da disposição de alimentação adotada nos motores a 
gasolina atuais. Os grandes fabricantes, sobretudo na Europa, já veem esses 
motores como uma indispensável versão, até para modelos de luxo como BMW 
Série 7 e Mercedes Classe S. 
O rendimento real das máquinas Otto é um pouco inferior ao das máquinas 
Diesel, situando-se entre 22% a 30% para as primeiras e entre 30% a 38% para as 
segundas. 
 
Ciclo Rankine 
 
O ciclo Rankine é o ciclo termodinâmico que representa de forma idealizada o 
funcionamento das máquinas a vapor, ou seja, de um motor que opera através da 
transformação de energia térmica em energia mecânica. Tal processo baseia-se no 
fato de que um gás se contrai ao condensar e se expande quando evapora, de 
forma a realizar trabalho mecânico. Sendo assim, neste ciclo existe uma transição 
de fases: condensação e evaporação. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
84 
Modelo ideal de ciclo para ciclos de potência a vapor reais. Ele é composto de 
4 processos internamente reversíveis: 
◗1-2 compressão adiabática reversível (isentrópica) na bomba. 
◗2-3 aquecimento a pressão constante na caldeira. 
◗3-4 expansão adiabática reversível (isentrópica) na turbina. 
◗4-1rejeição de calor a pressão constante no condensador. 
 
Componentes básicos 
 
 Bomba (1 a 2) 
 Caldeira [trocador de calor] (2 a 3) 
 Turbina (3 a 4) 
 Condensador [trocador de calor] (4 a 1) 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
85 
 
Características gerais do ciclo Rankine 
 Baixa pressão de condensação (abaixo da pressão atmosférica) 
 Altas temperaturas de vapor entrando na 
 turbina (600º a 1000°C) 
 Pequena razão de trabalhos (“backwork ratio” - bwr). 
 
Aumento de eficiência 
 Diminuição da pressão de exaustão da turbina 
 Diminui a pressão de condensação 
 Aumenta a saída de trabalho 
 Aumenta a injeção de calor 
 Diminui o título na saída da turbina. 
 
Ciclo de Stirling 
 
O ciclo de Stirling idealiza o funcionamento de um motor de combustão 
externa. Esse ciclo é o mais simples, uma vez que é composto apenas por duas 
câmaras que oferecem temperaturas diferentes, de maneira que o gás seja 
resfriado alternadamente. 
Este ciclo é o que mais se parece com o ciclo de Carnot. As máquinas térmicas 
que operam com base no ciclo de Stirling apresentam um rendimento maior do 
que aquelas operadas com base no ciclo de Otto ou de Diesel. 
Esse ciclo termodinâmico consiste de quatro processos internamente 
reversíveis em série: consiste em uma expansão isotérmica (processo AB), seguido 
de resfriamento a volume constante (processo BC), uma compressão isotérmica 
(processo CD) e um aquecimento a volume constante (processo DA). 
Fontes Alternativas de Energia 
 
86 
A seguir tem-se um diagrama pV característico do ciclo de Stirling. 
 
 O motor Stirling ganha dos demais na simplicidade, pois consiste apenas de 
duas câmaras que proporcionam temperaturas diferentes para o resfriamento 
alternado de um determinado gás. Esse resfriamento alternado provoca uma 
expansão e contração cíclicas que movimentam os êmbolos ligados a um eixo 
comum. 
Numa primeira parte do ciclo, o calor é adicionado ao gás no interior do 
cilindro quente, causando a elevação da pressão do gás. Isto fará com que o pistão 
se mova. Esta é a parte do ciclo em que se realiza trabalho. 
 
Na segunda parte do ciclo, o pistão frio move-se para cima enquanto o pistão 
quente contrai-se. Com isto, o gás aquecido é empurrado para o cilindro frio, o que 
refresca rapidamente o gás para uma temperatura igual à do pistão frio, baixando 
por sua vez a pressão do gás. Isto facilita a compressão do gás na próxima parte do 
ciclo. 
Fontes Alternativas de Energia87 
 
Nesta terceira, o pistão do cilindro frio começa a comprimir o gás. O calor 
gerado por esta compressão é removido pelo pistão do cilindro frio. 
 
Por último, temos a quarta parte, em que o pistão frio se move para cima 
enquanto o pistão quente se move para baixo. Isso força o gás para o interior do 
cilindro aquecido, onde o gás se aquece rapidamente, aumentando assim de 
pressão. A partir daqui o ciclo repete-se. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
88 
 
Na teoria, o motor de Stirling é uma máquina térmica bastante eficiente. 
Alguns protótipos construídos nas décadas de 50 e 60 chegaram a índices de 
eficiência de 45%, superando e muito os motores a gasolina ou diesel que possuem 
uma eficiência média de 20% a 30%. Por esta razão, a sua utilização para produção 
de energia é mais vantajosa. 
Dentre as vantagens desse tipo de motor são desde que ele é pouco poluente, 
já que a combustão é contínua e não intermitente, o que permite a queima 
completa e eficiente do combustível. Basta gerar uma diferença de temperatura 
significativa entre a câmara quente e a fria para produzir trabalho. Porém como 
desvantagens temos a dificuldade de dar partida no motor e a irregularidade na 
velocidade do motor. 
 Novo Recorde Mundial quanto a eficiência da conservação: 
Engenheiros do laboratório Sandia, nos Estados Unidos, bateram um novo 
recorde mundial na eficiência da conversão de energia solar para eletricidade 
fornecida diretamente à rede de distribuição. A eficiência do sistema alcançou 
31,25%. 
 Gerando eletricidade com calor: 
O recorde foi alcançado na estação geradora que está sendo construída no 
estado do Novo México. A energia solar é capturada na forma de calor, que 
movimenta um motor Stirling para a geração da eletricidade. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
89 
 Eficiência na conversão: 
A eficiência da conversão da energia solar-energia elétrica é calculada 
medindo-se a energia líquida enviada para a rede de distribuição e dividindo-a pela 
energia solar que atinge os espelhos parabólicos. 
O recorde anterior havia sido estabelecido em 1984, e era de 29,4%. 
 Qualidade dos espelhos: 
Segundo os engenheiros do Laboratório Sandia, o principal responsável pelo 
novo recorde foi o avanço alcançado na produção dos espelhos parabólicos. Os 
pratos são feitos com um vidro com baixo teor de ferro, recobertos por uma 
película de prata. 
Pode-se concluir, então, que um ciclo termodinâmico é uma série de processos 
repetitivos realizados por um fluido, que pode ser um gás ou um líquido, para 
produzir trabalho. A busca pela otimização deste trabalho é o dever de um bom 
engenheiro. 
 
Terminamos a nossa quarta unidade, onde você estudou os exemplos de ciclos 
termodinâmicos e os tipos de motores de calor que os mesmos representam. 
Na unidade seguinte, você irá estudar a energia solar e eólica. 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
90 
 
Exercícios – Unidade 4 
 
1.(UFRS-RS) A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kJ de calor da sua 
fonte quente e descarrega 36 kJ de calor na sua fonte fria. O rendimento máximo 
que essa máquina pode ter é de: 
a) 20%. 
b) 25% 
c) 75% 
d) 80% 
e) 100% 
 
2.(PUC-RJ) Uma máquina de Carnot é operada entre duas fontes, cujas 
temperaturas são, respectivamente, 100oC e 0oC. Admitindo-se que a máquina 
receba da fonte quente uma quantidade de calor igual a 1.000 cal por ciclo, pede-
se: 
a) o rendimento térmico da máquina 
 
 
 
 
b) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
91 
3.(EMC-RJ) O rendimento de uma certa máquina térmica de Carnot é de 25% e 
a fonte fria é a própria atmosfera a 27oC. 
Calcule a temperatura da fonte quente. 
 
 
 
 
 
4.O esquema a seguir representa o ciclo de operação de determinada máquina 
térmica cujo combustível é um gás. 
 
Quando em funcionamento, a cada ciclo o gás absorve calor (Q1) de uma fonte 
quente, realiza trabalho mecânico (W) e libera calor (Q2) para uma fonte fria, sendo 
a eficiência da máquina medida pelo quociente entre W e Q1. Uma dessas 
máquinas, que, a cada ciclo, realiza um trabalho de 3,0.104 J com uma eficiência de 
60%, foi adquirida por certa indústria. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
92 
 
Em relação a essa máquina, conclui-se que os valores de Q1, de Q2 e da 
variação da energia interna do gás são, respectivamente: 
a) 1,8.104 J ; 5,0.104 J ; 3,2.104 J 
b) 3,0.104 J ; zero ; zero 
c)3,0.104J; zero; 3,0.104J 
d) 5,0.104J; 2,0.104J; zero 
e) 5,0.104 J ; 2,0.104 J ; 3,0.104 J 
 
5.(UFPEL-RS) Um ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes térmicas: uma 
quente em temperatura de 227°C e uma fria em temperatura -73°C. O rendimento 
desta máquina, em percentual, é de: 
 a)10 
b)25 
c)35 
d) 50 
e) 60 
 
6.Analise as proposições a seguir: 
( ) Máquina térmica é um sistema que realiza transformação cíclica: depois 
de sofrer uma série de transformações ela retorna ao estado inicial. 
( ) É impossível construir uma máquina térmica que transforme 
integralmente calor em trabalho. 
( ) O calor é uma forma de energia que se transfere espontaneamente do 
corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. 
( ) É impossível construir uma máquina térmica que tenha um rendimento 
superior ao da Máquina de Carnot, operando entre as mesmas temperaturas. 
( ) Quando um gás recebe 400 J de calor e realiza um trabalho de 250 J, sua 
energia interna sofre um aumento de 150 J. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
93 
 
7.Inglaterra, século XVIII. Hargreaves patenteia sua máquina de fiar; Arkwright 
inventa a fiandeira hidráulica; James Watt introduz a importantíssima máquina a 
vapor. Tempos modernos! 
 
(C. Alencar, L. C. Ramalho e M. V. T. Ribeiro, "História da Sociedade Brasileira".) 
 
As máquinas a vapor, sendo máquinas térmicas reais, operam em ciclos de 
acordo com a segunda lei da Termodinâmica. Sobre estas máquinas, considere as 
três afirmações seguintes: 
I. Quando em funcionamento, rejeitam para a fonte fria parte do calor retirado 
da fonte quente; 
II. No decorrer de um ciclo, a energia interna do vapor de água se mantém 
constante; 
III. Transformam em trabalho todo calor recebido da fonte quente. 
 
É correto o contido apenas em: 
a) I. 
b) II. 
c) III. 
d) I e II. 
e) II e III. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
94 
8.Com relação às máquinas térmicas e a Segunda Lei da Termodinâmica, 
analise as proposições a seguir. 
 
I. Máquinas térmicas são dispositivos usados para converter energia mecânica 
em energia térmica com consequente realização de trabalho; 
II. O enunciado da Segunda Lei da Termodinâmica, proposto por Clausius, 
afirma que o calor não passa espontaneamente de um corpo frio para um corpo 
mais quente, a não ser forçado por um agente externo como é o caso do 
refrigerador; 
III. É possível construir uma máquina térmica que, operando em 
transformações cíclicas, tenha como único efeito transformar completamente em 
trabalho a energia térmica de uma fonte quente; 
IV. Nenhuma máquina térmica operando entre duas temperaturas fixadas 
pode ter rendimento maior que a máquina ideal de Carnot, operando entre essas 
mesmas temperaturas. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
95 
 
São corretas apenas: 
a)I e II. 
b) II e III. 
c) I, III e IV. 
d) II e IV. 
e) nenhuma. 
 
9.Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia 
de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, 
liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o 
motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não 
pode ser utilizadapara a realização de trabalho. Isso significa dizer que há 
vazamento da energia em outra forma. 
 
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o 
funcionamento do motor são decorrentes de a: 
a) liberação de calor dentro do motor ser impossível. 
b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável. 
c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível. 
d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível. 
e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
96 
 
10.Descreva com suas palavras o funcionamento, por etapas, do motor Stirling. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
 
 
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97 
 
 
5 Energia Solar e Eólica (Uma Realidade). 
Fontes Alternativas de Energia 
 
98 
 
O Brasil tem um dos maiores potenciais eólicos do planeta. O potencial eólico 
brasileiro para aproveitamento energético tem sido objeto de estudos e 
inventários desde os anos 1970 e o seu histórico revela o lento mas progressivo 
descortinamento de um potencial energético natural de relevante magnitude 
existente no país. Outra forma de Energia Alternativa que vem crescendo a passos 
largos no Brasil é a Energia Solar. Existem diversos benefícios econômicos e 
ambientais que estão ajudando a impulsionar o crescimento desta fonte de 
energia renovável, é o que veremos nesta unidade. 
 
Objetivos da unidade: 
No fim desta unidade os estudantes devem ser capazes de: 
 Compreender o fenómeno de transformação de energia Eólica em energia 
mecânica, e, a partir desta em energia elétrica; 
 Entender o funcionamento da conversão da Energia Solar em Eletricidade; 
 Conhecer as características principais da energia que será utilizada em 
determinada localidade, para que se possa tirar o melhor proveito de suas 
potencialidades em seu uso sem prejudicar o meio ambiente; 
 Conhecer as políticas dos órgãos reguladores destas Fontes Produtivas 
Alternativas de Energia. 
 
Plano da disciplina: 
 Tipos de sistemas eólicos 
 Princípios e tecnologia 
 Energia solar 
 
Bons estudos! 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
99 
O vento gira uma hélice gigante conectada a um gerador que produz 
eletricidade. Quando vários mecanismos como esse - conhecido como turbina de 
vento - são ligados a uma central de transmissão de energia, temos uma central 
eólica. A quantidade de energia produzida por uma turbina varia de acordo com o 
tamanho das suas hélices e, claro, do regime de ventos na região em que está 
instalada. E não pense que o ideal é contar simplesmente com ventos fortes. "Além 
da velocidade dos ventos, é importante que eles sejam regulares, não sofram 
turbulências e nem estejam sujeitos a fenômenos climáticos como tufões", diz o 
engenheiro mecânico Everaldo Feitosa, vice-presidente da Associação Mundial de 
Energia Eólica. 
A turbina de energia eólica mais simples possível consiste em três partes 
fundamentais: 
 pás do rotor: as pás são, basicamente, as velas do sistema. Em sua forma mais 
simples, atuam como barreiras para o vento (projetos de pás mais modernas vão 
além do método de barreira). Quando o vento força as pás a se mover, transfere 
parte de sua energia para o rotor; 
 eixo: o eixo da turbina eólica é conectado ao cubo do rotor. Quando o rotor gira, 
o eixo gira junto. Desse modo, o rotor transfere sua energia mecânica rotacional 
para o eixo, que está conectado a um gerador elétrico na outra extremidade; 
 gerador: na essência, um gerador é um dispositivo bastante simples, que usa as 
propriedades da indução eletromagnética para produzir tensão elétrica - uma 
diferença de potencial elétrico. A tensão é, essencialmente, "pressão" elétrica: ela 
é a força que move a eletricidade ou corrente elétrica de um ponto para outro. 
Assim, a geração de tensão é, de fato, geração de corrente. Um gerador simples 
consiste em ímãs e um condutor. O condutor é um fio enrolado na forma de 
bobina. 
 Dentro do gerador, o eixo se conecta a um conjunto de imãs permanentes que 
circunda a bobina. Na indução eletromagnética, se você tem um condutor 
circundado por imãs e uma dessas partes estiver girando em relação à outra, 
estará induzindo tensão no condutor. Quando o rotor gira o eixo, este gira o 
conjunto de imãs que, por sua vez, gera tensão na bobina. Essa tensão induz a 
circulação de corrente elétrica (geralmente corrente alternada) através das linhas 
de energia elétrica para distribuição. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
100 
 
O desenvolvimento da tecnologia da energia eólica moderna e suas aplicações 
estavam bem encaminhados por volta de 1930, quando estimados 600 mil 
moinhos de vento abasteciam áreas rurais com eletricidade e serviços de 
bombeamento de água. Assim que a distribuição de eletricidade em larga escala se 
espalhou para as fazendas e cidades do interior, o uso de energia eólica nos 
Estados Unidos começou a decrescer, mas reviveu depois da escassez de petróleo 
no início dos anos 70. Nos últimos 30 anos, a pesquisa e o desenvolvimento 
variaram com o interesse e incentivos fiscais do governo federal. Em meados dos 
anos 80, as turbinas eólicas tinham uma capacidade nominal máxima de 150 kW. 
Em 2006, as turbinas em escala de geração pública comercial têm potência 
nominal comumente acima de 1 MW e estão disponíveis em capacidades de até 4 
MW. 
A energia eólica com a finalidade de conversão em energia elétrica pode ser 
obtida de várias formas. A mais comum é por meio de aerogeradores. 
Um aerogerador é um gerador elétrico integrado ao eixo de um cata-vento e que 
converte energia eólica em energia elétrica. Pode ser implantado em terra ou 
mar(offshores), onde a presença do vento é mais regular. É um equipamento que 
tem se popularizado rapidamente por ser uma fonte de energia renovável e não 
poluente. 
Existem dois tipos básicos de rotores eólicos: os de eixo vertical e os de eixo 
horizontal. Os rotores diferem em seu custo relativo de produção, eficiência, e na 
velocidade do vento em que têm sua maior eficiência. 
Existem também os aerogeradores de baixa tensão, que se diferenciam dos 
aerogeradores de alta tensão principalmente por terem tamanho e peso reduzidos 
em relação a estes, que usualmente são instalados nos cumes das montanhas ou 
em grandes planícies. O peso médio de um aerogerador de baixa tensão é de 
100 kg. Este tipo de equipamento pode ser definido como um aerogerador 
doméstico, pois a quase totalidade dos equipamentos é instaladaem habitações 
ou microindústrias. São usados isoladamente para alimentar localidades remotas e 
distantes da rede de transmissão. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
101 
Podemos também encontrar conjuntos de aerogeradores constituindo um 
parque eólico. Eles são necessários para que a produção de energia elétrica torne-
se rentável. Só são construídos após estudos exaustivos de viabilidade econômica e 
de impacto ambiental. Normalmente estas instalações encontram-se em terra, mas 
é cada vez mais frequente instalá-las no mar(offshores) onde a presença do vento é 
mais regular. Este parques eólicos “offshore” permitem a redução dos 
inconvenientes provocados pelo ruído e pela poluição da paisagem. 
O uso de aerogeradores tem algumas restrições técnicas: 
 Nas proximidades dos parques eólicos é detectada poluição sonora, devido 
ao ruído produzido. Alguns também consideram a poluição visual; 
 Os aerogeradores só podem ser instalados de forma rentável em áreas de 
vento constante. 
 
Tipos de Sistemas Eólicos: 
 
Sistemas isolados – São todos os sistemas que se encontram privados de 
energia elétrica proveniente da rede pública. Estes sistemas armazenam a energia 
do aerogerador em baterias estacionárias, que permitem consumir energia quando 
não ventar, evitando que falte energia elétrica quando o aerogerador parar. Porém, 
para poder consumir a energia que o aerogerador produz é necessário alterar a 
corrente elétrica. As tensões produzidas não são compatíveis com os aparelhos 
domésticos ou industriais, visto que a corrente produzida é contínua e a corrente 
pretendida é alternada. Para isso, é usado um inversor senoidal de corrente que 
transforma a corrente contínua em corrente alterna. Este aparelho designa-se por 
senoidal porque a energia consumida (na Europa) refere-se a 230 V 50 Hz (para 
baixa tensão) ou 400 V 50 Hz (para alta tensão). Estes 50 Hz, quando analisados no 
osciloscópio, revelam um gráfico com uma forma de seno. Essa é a função de um 
inversor, converter para estes 50 Hz de forma a obtermos energia elétrica igual à 
dos requisitos dos equipamentos. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
102 
 
 
Configuração de um sistema eólico isolado. Fonte: CRESE SB, 2005. 
 
Evolução mundial da capacidade eólico-elétrica instalada, em GW 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
103 
 
A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos 
investimentos de capital e baixos custos de manutenção. Isto é particularmente 
verdade para o caso da energia eólica, onde os custos com a construção de cada 
aerogerador de alta potência podem alcançar milhões de reais, os custos com 
manutenção são baixos e o custo com combustível é zero. Na composição do 
cálculo de investimento e custo nesta forma de energia levam-se em conta 
diversos fatores, como a produção anual estimada, as taxas de juros, os custos de 
construção, de manutenção, de localização e os riscos de queda dos geradores. 
Sendo assim, os cálculos sobre o real custo de produção da energia eólica diferem 
muito, de acordo com a localização de cada usina. 
Há 20 anos, a indústria de geração de energia eólica avançou em passos 
gigantescos, reduzindo seus custos de implantação, em mais de oito vezes. Embora 
seu custo de instalação esteja situado por volta dos US$ 1.500.000 por cada MW de 
capacidade instalada, as variações nos regimes e fluxos dos ventos apresentam 
graus de incerteza maiores do que as variações da vazão dágua. Isso se reflete em 
Fatores de Capacidade de cerca de 35% contra 65% das hidroelétricas. 
Aqui no Brasil, no leilão da Aneel realizado em 27 de agosto de 2010, o preço 
da energia de origem eólica ficou em R$ 130,8/MWh, tendo sido inferior ao preço 
da energia de biomassa e de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs). No leilão de 
agosto de 2011, o preço da energia eólica atingiu um novo patamar, ainda mais 
baixo, de R$ 99,58/MWh, ficando atá mais barato que a energia de termoelétricas a 
gás natural. Outro fator que tem propiciado esse forte crescimento é a 
consolidação de uma indústria especializada em geração eólica. Apesar de usar a 
tecnologia já consolidada nas gerações tradicionais, hidroelétrica e térmica, 
algumas adaptações devem ser feitas, pois a velocidade de rotação das turbinas é 
muito inferior a da geração tradicional, com a velocidade do vento variando na 
faixa de 5 a 25 m/s, para as alturas das turbinas hoje existentes. 
Com uma taxa de crescimento acima de 20% desde 2001 e novas tecnologias 
sendo estudadas, tanto a potência quanto a altura das torres tem aumentado. 
Hoje, a maioria dos fabricantes já comercializam turbinas de 2 MW, com 80 m de 
raio. Já existem protótipos de turbinas de 5 MW, com 130 m de raio. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
104 
A instalação de uma usina eólica demanda cerca de 18 meses, o que torna esta 
modalidade de geração de energia altamente competitiva em relação a outros 
projetos de produção de energia elétrica, tanto alternativos quanto convencionais, 
que levam em média 24 meses para instalação. 
A Tabela abaixo mostra uma comparação de custo entre diversos tipos de 
energia. 
 
 
A primeira turbina de energia eólica do Brasil foi instalada em Fernando de 
Noronha em 1992. Dez anos depois, o governo criou o Programa de Incentivo às 
Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa) para incentivar a utilização de 
outras fontes renováveis, como eólica, biomassa e Pequenas Centrais 
Hidrelétricas(PCHs). O Brasil realizou o seu primeiro leilão de energia eólica em 
2009, em um movimento para diversificar a sua matriz de energia. 
Desde a criação do Proinfa, a produção de energia eólica no Brasil aumentou 
de 22 MW em 2003 para 602 MW em 2009, e cerca de 1000 MW em 
2011(quantidade suficiente para abastecer uma cidade de cerca de 400 mil 
Fontes Alternativas de Energia 
 
105 
residências). Segundo o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, publicado pelo Centro 
de Pesquisas de Energia Elétrica da Eletrobrás, o território brasileiro tem 
capacidade para gerar até 140 GW. 
O potencial de energia eólica no Brasil é mais intenso de junho a dezembro, 
coincidindo com os meses de menor intensidade de chuvas, ou seja, nos meses em 
que falta chuva é exatamente quando venta mais! Isso coloca o vento como uma 
grande fonte suplementar à energia gerada por hidrelétricas, a maior fonte de 
energia elétrica do país. Durante este período pode-se preservar as bacias 
hidrográficas fechando ou minimizando o uso das hidrelétricas. O melhor exemplo 
disto é na região do Rio São Francisco. Por essa razão, esse tipo de energia é 
excelente contra a baixa pluviosidade e a distribuição geográfica dos recursos 
hídricos existentes no país. 
A maior parte dos parques eólicos se concentra nas regiões nordeste e sul do 
Brasil. No entanto, quase todo o território nacional tem potencial para geração 
desse tipo de energia. Abaixo, segue uma mapa com o potencial eólico brasileiro 
por região: 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
106 
Os 36 parques eólicos e fazendas eólicas do país, segundo dados de 2009, 
estão localizados no Nordeste (5 estados), Sul (3 estados) e Sudeste (1 estado). 
 
 
Gráfico que mostra os investimentos em produção de energia eólica no país, 
por região. 
 
Princípios e tecnologia 
 
Uma turbina eólica capta uma parte da energia cinética do vento que passa 
através da área varrida pelo rotor e a transforma em energia elétrica. A potência 
elétrica é função do cubo da velocidade de vento v: 
ρ = densidade do ar em kg/m3 
Ar = π.D2/4, em que D é o diâmetro do rotor 
Cp = coeficiente aerodinâmico de potência do rotor 
η = eficiência do conjunto gerador/transmissão. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
107 
 
A absorção de energia cinética reduz a velocidade do vento a jusante do disco 
do rotor; gradualmente, essa velocidade recupera-se ao misturar-se com as massas 
de ar predominantes do escoamentolivre. Das forças de sustentação aerodinâmica 
nas pás do rotor resulta uma esteira helicoidal de vórtices, a qual também 
gradualmente dissipa-se. Após alguma distância a jusante da turbina, o 
escoamento praticamente recupera as condições de velocidade originais e turbinas 
adicionais podem ser instaladas, minimizando as perdas de desempenho causadas 
pela interferência da turbina anterior. Na prática, essa distância varia com a 
velocidade do vento, as condições de operação da turbina, a rugosidade de terreno 
e a condição de estabilidade térmica vertical da atmosfera. De modo geral, uma 
distância considerada segura para a instalação de novas turbinas é da ordem de 10 
vezes o diâmetro D, se instalada a jusante, e 5 vezes D, se instalada ao lado, em 
relação ao vento predominante. 
A velocidade angular do rotor é inversamente proporcional ao diâmetro D. 
Usualmente, a rotação é otimizada no projeto, para minimizar a emissão de ruído 
aerodinâmico pelas pás. Uma fórmula prática para a avaliação da rotação nominal 
de operação de uma turbina eólica é: 
RPM = 1150/D 
À medida que a tecnologia propicia dimensões maiores para as turbinas, a 
rotação reduz-se: os diâmetros de rotores no mercado atual variam entre 40m e 
80m, o que resulta em rotações da ordem de 30rpm a 15rpm, respectivamente. As 
baixas rotações atuais tornam as pás visíveis e evitáveis por pássaros em vôo. 
Quanto aos níveis de ruído, turbinas eólicas satisfazem os requisitos ambientais 
mesmo quando instaladas a distâncias da ordem de 300m de áreas residenciais. 
Esses aspectos contribuem para que a tecnologia eólio-elétrica apresente o 
mínimo impacto ambiental, entre as fontes de geração na ordem de gigawatts. 
 
Sistemas de injeção na rede – São todos os sistemas que inserem a energia 
produzida por eles mesmos na rede elétrica pública. Neste caso, a maioria dos 
aerogeradores são os de alta tensão. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
108 
 
Configuração de um sistema eólico de injeção na rede. 
 
No Brasil, dados da Aneel – Agência Nacional de Energia Elétrica – mostram 
que em maio de 2012 o país atingiu pela primeira vez 1 gigawatt-hora (GWh) de 
energia eólica e sua capacidade instalada só vem crescendo nos últimos anos. 
Atualmente, os ventos estão produzindo 1,073 GWh, potencial que pode abastecer 
uma cidade de 1,5 milhão de habitantes, e a energia eólica já corresponde a 1% da 
matriz energética brasileira. 
Ao focalizar internamente na geração de energia eólica, o Brasil é parte de um 
movimento internacional para tornar a energia eólica uma fonte primária de 
energia. O Brasil, atualmente, responde por cerca de metade da capacidade 
instalada na América Latina, mas representa apenas 0,38% do total mundial. 
O desenvolvimento da energia eólica no Brasil está ajudando o país a alcançar 
seus objetivos estratégicos de aumentar a segurança energética, reduzir as 
emissões de gases de efeito estufa e criando empregos. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
109 
O fato de que energia eólica seja uma fonte de energia higiênica, limpa, 
renovável e ecológica não significa que seu impacto ambiental seja nulo. Esse tipo 
de energia, porém, ajuda a reduzir a contaminação causada pela queima dos 
combustíveis fósseis. Realizando uma análise um pouco mais profunda, podemos 
constatar algumas vantagens e desvantagens da energia eólica, que devem ser 
levadas em consideração na hora de escolher a energia que melhor se adapta a 
determinado ambiente, situação e objetivo. 
Entre suas principais vantagens podemos mencionar que: 
 É uma tecnologia inesgotável; 
 Não emite gases poluentes e não gera resíduos; 
 Os parques eólicos podem ser utilizadas também para outros meios, como a 
agricultura e a criação de gado; 
 É uma das fontes mais baratas de energia, podendo competir em termos de 
rentabilidade com as fontes de energia tradicionais; 
 Não requer uma manutenção frequente, uma vez que sua revisão é semestral; 
 Em menos de seis meses o aerogerador recupera a energia que foi gasta para ser 
fabricado. 
No entanto, suas desvantagens não podem ser esquecidas: 
 Como é preciso um fenômeno da natureza para funcionar, às vezes a energia não 
é gerada em momentos necessários, o que torna difícil a integração da produção 
dessa tecnologia; 
 Pode ser superada pelas pilhas de combustível (H2) ou pela técnica da 
bombagem hidroelétrica; 
 Os parques eólicos geram um grande impacto visual devido aos aerogeradores; 
 Causa impacto sonoro, pois o vento bate nas pás produzindo um ruído constante 
de aproximadamente 43 decibéis, tornando necessário que as habitações mais 
próximas estejam no mínimo a 200 metros de distância; 
 Pode afetar o comportamento habitual de migração das aves. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
110 
É de suma importância conhecer as características principais da energia que 
será utilizada em determinada localidade, para que se possa tirar o melhor proveito 
de suas potencialidades em seu uso sem prejudicar o meio ambiente. Somente 
desse modo seremos capazes de prevenir possíveis problemas futuros referentes 
ao uso de uma determinada energia. 
 
Energia solar 
 
A Energia solar é a captação de energia (energia térmica) liberadas pelo sol, e 
posteriormente transformada em alguma forma de energia utilizável pelo homem, 
seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou 
mecânica, utilizadas em casas, carros e em “usinas” solares, com várias placas de 
recepção térmica. 
 
Benefícios Econômicos 
São vários os benefícios econômicos da energia solar no Brasil, abaixo listamos 
os mais importantes: 
 Casas que possuem energia solar fotovoltaica instalada podem gerar a sua 
própria energia renovável e assim praticamente se livrar da sua conta de luz 
para sempre. 
 Sistemas fotovoltaicos valorizam a propriedade. 
 Quanto mais energia solar instalada no Brasil menor é a necessidade de 
utilizarmos as usinas termoelétricas que são caras e, menor a inflação na 
conta de luz. 
 A indústria de energia solar no Brasil gera milhares de empregos todos os 
anos. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
111 
Benefícios Ambientais 
A energia solar traz diversos benefícios ambientais para o Brasil. Se uma boa 
parte da população instalar energia solar nas casas e empresas, não seria mais 
necessário inundar áreas imensas da floresta amazônica para construir usinas 
hidrelétricas absurdas como a Belo Monte. 
Uma usina solar de 100MWp gera energia para 20.000 casas e evita a emissão 
de 175.000 toneladas de CO2 por ano. 
 
Vantagens da Energia Solar 
As vantagens de se utilizar a energia solar no Brasil são inumeras, abaixo as 
principais: 
 A energia solar é totalmente renovável; 
 A energia solar é infinita; 
 Não faz barulho; 
 Não polui; 
 Manutenção mínima; 
 Baixo custo considerando a vida útil de um sistema fotovoltaica; 
 Fácil de instalar; 
 Pode ser usado em áreas remotas onde não existe energia. 
 
Desvantagens da Energia Solar no Brasil 
Embora a energia solar seja uma das fontes de energia com mais benefícios, 
ela apresenta algumas poucas desvantagens: 
 Custo de aquisição é alto devido aos impostos. 
 Não pode ser usada durante a noite. 
 Para armazenar a energia solar é necessário o uso de baterias o que pode 
encarecer o custo do sistema fotovoltaico como um todo. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
112 
 
A Energia Solar no Brasil 
 A Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica - ABSOLAR foi criada 
em Janeiro de 2013 e tem o objetivo de fomentar o mercado, derrubar as 
barreiras do setor de energia solar no Brasil e defender o interesse desta 
indústria. 
 O Solcial é o primeiro programa social de energia solar no Brasil que 
pretende dar acesso a todos a esta fonte de energia renovável. 
 Minas Gerais é o primeiro estado brasileiro a dar isenção de ICMS para a 
energia solar. 
 O Instituto Ideal foi criadocom o intuito de fomentar e divulgar o uso da 
energia solar no Brasil. 
 Já é possível comprar energia solar com o "Construcard" Caixa. 
 O BNDES esta financiando fábricas de painéis fotovoltaicos para trazer a 
tecnologia para o Brasil e gerar empregos. 
 Foi publicado o Atlas Solarimético Brasileiro que mapeia o recurso solar em 
todo o território Nacional. 
 Em 2013 ocorreu a chamada pública da ANEEL de P&D que viabilizou a 
cosntrução de diversas mini usinas de energia solar no Brasil 
 O primeiro leilão de energia solar no Brasil aconteceu em 2014 e foi um 
sucesso contratando 1.000MW médios apx. 
 O Portal Solar foi criado para divulgar e promover o crescimento da energia 
solar no Brasil. Ele junta empresas de energia solar e clientes em um mesmo 
lugar afim de incentivar o uso da tecnologia. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
113 
Desafios da Energia Solar 
Os desafios da energia solar no Brasil ainda são grandes: 
 Vencer o lobby das grandes construtoras que querem construir mais lagoas 
de pedras e inundar a nossa mata atlântica. 
 A falta de financiamento com juros baixos é um dos principais gargalos da 
energia solar no Brasil. 
 Falta mão de obra qualificada para realizar as instalações dos sistemas de 
energia solar. 
 O brasileiro da classe média ainda prefere investir em carros importados ao 
invés de energia renovável. 
 
Energia Solar Fotovoltaica 
A energia solar fotovoltaica no Brasil ainda é embrionária, porém tem 
apresentado crescimento exponencial nos últimos meses devido à inflação da 
conta de luz. Até 2012 99,99% dos painéis fotovoltaicos no Brasil eram usados em 
regiões isoladas onde não se tem acesso a rede elétrica. Apenas em 2012, com a 
regulamentação da ANEEL, que permite fazer a troca de energia com a rede 
elétrica, que esta fonte começou a crescer. Os últimos dados da ANEEL informam 
que a instalação destes sistemas fototovoltaicos conectados a rede cresceu cinco 
vezes no final de 2014. 
 
Sistemas híbridos – São todos os sistemas que produzem energia elétrica em 
simultâneo com outra fonte eletroprodutora. Esta fonte poderá ser de origem 
fotovoltaica, de geradores elétricos de diesel/biodiesel etc. Nestes sistemas, temos 
o mesmo funcionamento que nos sistemas isolados, a única alteração é que o 
carregamento das baterias estacionárias é feito por mais de um gerador. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
114 
 
 
Configuração de um sistema eólico híbrido. 
 
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m2 
de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. 
Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reflectido pelas 
nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na 
forma de luz visível e luz ultravioleta. Os receptores de energia solar têm uma 
cobertura transparente, normalmente feita de pyrex ou vidro isolado, com um 
sistema de caixa de ar. 
A reflexão e transferência de energia térmica para o fluido é feita através de 
uma placa reflertora, constituída por metais como alumínio ou cobre. Em coletores 
de alto rendimento (utilizados nas usinas) é utilizado dióxido de cobre (II), silício, 
dióxido de silício, aço banhado a ouro ou ainda cobre banhado a níquel. Claro que 
estes materiais são caros e, por isso, menos utilizados. 
O fluido utilizado para aquecer a água é normalmente água misturada com 
anticongelante, para que nos dias de Inverno esta água não congele, podendo 
danificar os sistemas caso houvesse congelamento da água, ou glicol. Tanto a água 
como o glicol têm elevada capacidade térmica, sendo por isso as substâncias 
escolhidas nestes sistemas. A caixa isolada, ou seja, o exterior do coletor, é isolada 
Fontes Alternativas de Energia 
 
115 
termicamente para minimizar as perdas energéticas, e também é bastante 
resistente, já que é ela quem irá proteger o coletor dos agentes externos. 
O uso do Sol para produção de energia está cada vez mais presente nas 
discussões ambientais que tratam da utilização de fontes renováveis e não-
poluentes como matrizes energéticas. Porém, o alto custo de fabricação e 
instalação ainda impede que a energia solar seja amplamente usada no planeta. 
Mesmo assim, nos últimos anos ela vem apresentando um crescimento 
significativo - na última década, sua produção aumentou em 40%. "Isso vem 
acontecendo graças a programas de incentivo em países como Alemanha, Japão e 
Espanha para ampliar a geração de eletricidade com fontes renováveis, visando 
reduzir a emissão de gases causadores do efeito estufa", explica o professor 
Roberto Zilles, do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo 
(IEE-USP). "No Brasil, também já foram formulados e implementados importantes 
projetos de difusão dessa tecnologia durante a última década, ao mesmo tempo 
em que se consolidaram grupos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico", 
completa. 
A geração de energia a partir da luz solar está diretamente ligada ao que se 
chama de "efeito fotovoltaico", observado pela primeira vez em 1893 pelo físico 
francês Alexandre-Edmond Becquerel. "Esse efeito consiste essencialmente na 
conversão de energia luminosa incidente sobre materiais semicondutores, 
convenientemente tratados, em eletricidade", esclarece o professor. É com base 
nele que se produzem os painéis solares, formados por células fotovoltaicas, que 
são dispositivos semicondutores com essa propriedade de captar a luz do Sol e 
transformá-la em energia, gerando uma corrente elétrica capaz de circular em um 
circuito externo. 
"No início, esse sistema era utilizado somente na geração de energia para 
satélites", conta Roberto Zilles. "Mas as tecnologias de produção evoluíram a tal 
ponto que tornou viável seu uso em aplicações terrestres, para fornecimento de 
energia elétrica em residências isoladas da rede convencional de distribuição". O 
professor diz que esses sistemas isolados eram inicialmente autônomos, ou seja, 
não estavam ligados às redes de fornecimento de energia elétrica. "Por isso, eles 
necessitam quase sempre de um meio para armazenar a energia gerada, como um 
acumulador eletroquímico, para suprir a demanda quando a geração solar for baixa 
ou à noite, quando não há incidência de luz solar", diz. Mais recentemente, no 
Fontes Alternativas de Energia 
 
116 
entanto, eles vêm sendo utilizados de forma interligada, de modo que a energia 
gerada pelos painéis solares são entregues diretamente à rede elétrica, não 
necessitando mais desses acumuladores. 
Hoje em dia, nas residências comuns, a energia solar é utilizada 
principalmente para o aquecimento da água. Além de não poluir o meio ambiente, 
a fonte pode poupar um bom dinheiro na conta de eletricidade, representando 
uma economia de até 80%. 
 
Como funciona um sistema de energia solar 
Um sistema de energia solar é constituído por três partes principais: 
1. Painel solar (captação da radiação solar); 
2. Depósito de água (armazenamento de água); 
3. Sistema de apoio (sistema que permite complementar a energia solar 
captada). O seu funcionamento é muito simples: 
 
I - Grande parte da radiação solar que atinge a cobertura transparente do 
painel é transmitida para o interior deste. 
II – A radiação é captada pela superfície absorsora (geralmente uma placa 
metálica com um revestimento negro). Esta superfície converte os raios solares em 
calor. 
III - Este calor é conduzido (pelo próprio material da placa) até aos tubos onde 
circula a água. IV - A água é, depois, conduzida até ao depósito para ser 
armazenada até ser utilizada. 
 
 
 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
117 
 
 
1.PAINEL SOLAR 
Embora existam muitos tipos de painéis solares para a utilização no 
aquecimento de água (banhos, lavagem da louça....) o mais comum é semelhante 
ao esquema da figura seguinte: 
 
Fontes Alternativas de Energia118 
De uma forma simples, um painel solar é formado pela cobertura transparente 
(geralmente é em vidro), pela superfície absorsora (chapa de metal de cor negra) e 
uma caixa com isolamento para evitar as perdas de calor. 
 
O que acontece então 
dentro do painel? A cobertura 
transparente deixa passar para 
o interior do painel a radiação 
que vem do sol, mas impede a 
passagem para o exterior de 
parte da radiação que é 
refletida pela superfície 
absorsora. 
 
 
 Fonte: DGGE 
 
2.DEPÓSITO DE ÁGUA 
 É o local onde a água fica armazenada até ser utilizada. O depósito de água 
deve ser de um material isolante de forma a evitar as perdas de calor. 
3.SISTEMA DE APOIO 
 É o sistema de energia auxiliar que realiza o aquecimento adicional da água, 
quando o sistema de energia solar não permite que tenhamos a água à 
temperatura pretendida. Por exemplo, nos dias de Inverno com chuva, é natural 
que a energia solar não seja suficiente para aquecer a nossa água - vai apenas fazer 
um pré-aquecimento, sendo necessário a utilização de um sistema de apoio, como 
por exemplo: uma caldeira a gás ou a biomassa, um esquentador, etc. Mas é 
precisamente este pré-aquecimento que nos vai fazer poupar o consumo de 
combustíveis fósseis. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
119 
 
Exercícios – Unidade 5 
 
1. A Energia solar não provoca danos ambientais, podendo ser considerada uma 
fonte de energia limpa. A afirmativa acima está: 
a) Incorreta, pois toda a produção de energia elétrica pelos raios de sol 
emite poluentes na atmosfera. 
b) Correta, pois não há queima de combustíveis e nem ocupação de 
grandes áreas para a utilização dessa fonte de energia. 
c) Incorreta, pois muitos animais morrem em função da insolação causada 
por essas usinas, gerando danos ambientais relacionados com a quebra 
da cadeia alimentar. 
d) Correta, pois a energia gerada pelo sol não ocasiona transformações 
imediatas na atmosfera, que seriam sentidas apenas a longo prazo. 
e) Incorreta, pois a proliferação de energia solar agravaria o problema do 
efeito estufa. 
 
2. A energia solar, apesar de amplamente vantajosa no sentido ambiental e em 
seu nível de produtividade, não é amplamente utilizada no Brasil e na maior parte 
do mundo, em função de suas desvantagens, entre as quais, podemos assinalar: 
a) o baixo índice de radiação solar em países tropicais, a exemplo do 
território brasileiro. 
b) a baixa capacidade de aquecimento do sol mesmo nos períodos de maior 
insolação. 
c) a elevada instabilidade dos geradores solares no atual nível de 
tecnologia. 
d) os painéis solares são caros e o seu rendimento é baixo. 
e) as usinas de energia solar necessitam de grandes áreas, destruindo 
florestas e áreas agricultáveis. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
120 
3. Vem se tornando crescente, em todo o mundo, o aproveitamento 
energético da radiação solar, cujo destino principal é para duas formas de energia, 
que são: 
a) a elétrica e a mecânica 
b) a elétrica e a automotiva 
c) a elétrica e a térmica 
d) a mecânica e a eólica 
e) a mecânica e a automotiva. 
 
4. “As usinas de energia solar responderão por 2,5% das necessidades globais 
de eletricidade até 2025 e 16% em 2040, diz o relatório da associação europeia do 
setor e do Greenpeace. Hoje, elas representam 0,05% da matriz energética. A taxa 
de expansão anual do setor tem sido de 35%.” 
Jornal O Estado de S. Paulo, 07/09/2006 
Assinale a alternativa que melhor explique esse enunciado: 
a) Essa tendência de expansão explica-se pelo fato de o Sol representar 
fonte inesgotável de energia, cuja transformação em eletricidade exige 
um processo simples e de baixo custo, se comparado com a 
hidreletricidade. 
b) A transformação de energia solar (de radiação) em elétrica difundiu-se 
muito no Brasil para uso doméstico, especialmente após a crise do 
apagão, em 2001. 
c) O desenvolvimento da geração de energia elétrica, a partir da solar ainda 
é incipiente no Brasil, pois envolve um processo caro e complexo se 
comparado à hidreletricidade, relativamente barata e abundante. 
d) A tropicalidade do Brasil permite vislumbrar, em médio prazo, um quadro 
de substituição da energia hidrelétrica por energia solar, sobretudo nas 
áreas metropolitanas costeiras. 
e) A expansão do uso de energia solar apontado pelo enunciado favorece, 
especialmente, os países subdesenvolvidos que ocupam, em sua maioria, 
as faixas intertropicais do planeta. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
121 
 
5. Parece que não é de hoje que a energia eólica é usada pelo homem. 
Isso procede? 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
6. Voltando à produção de energia, o que é necessário para se produzir energia 
elétrica a partir da força do vento? 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
7. Qual região possui o maior potencial em termos de energia eólica no Brasil? 
a) Norte 
b) Nordeste 
c) Sul 
d) Sudeste 
e) Centro-Oeste. 
 
8. 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. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
122 
9. Em usinas hidrelétricas, a queda d’água move turbinas que acionam 
geradores. Em usinas eólicas, os geradores são acionados por hélices movidas pelo 
vento. Na conversão direta solar-elétrica são células fotovoltaicas que produzem 
tensão elétrica. Além de todos produzirem eletricidade, esses processos têm em 
comum o fato de: 
a) não provocarem impacto ambiental. 
b) independerem de condições climáticas. 
c) a energia gerada poder ser armazenada. 
d) utilizarem fontes de energia renováveis. 
e) dependerem das reservas de combustíveis fósseis. 
 
10. No mapa, registra-se a localização dos principais projetos eólicos 
outorgados no Brasil, em 2002. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
123 
 
6Energia Nuclear e Outras Formas de Energia 
Fontes Alternativas de Energia 
 
124 
 
A Energia oriunda do átomo. É uma forma de energia compacta e abundante 
que quando liberada pode ser uma bênção ou se tornar maldição. 
Outras formas de Energias Renováveis que se pode conseguir em abundância, 
mas que ainda são pesquisas recentes. 
 
Objetivo da unidade: 
Compreender os mecanismos e importância energética do átomo e os tipos de 
reações e seus impactos no meio ambiente. Conhecer novos tipos de Energia com 
menor prejuízo ambiental e econômico, como a Energia das Ondas e a Geotérmica. 
 
Plano da unidade: 
 Energia Nuclear e Outras Formas de Energia 
 
 
Bons estudos! 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
125 
 
Energia Nuclear e Outras Formas de Energia 
 
A "revolução" de Einstein torna popular a fórmula física E=mc2 (energia é igual 
a massa vezes o quadrado da velocidade da luz). A equivalência entre massa e 
energia (uma pequena quantidade de massa pode ser transformada em uma 
grande quantidade de energia) permite explicar a combustão das estrelas e dar ao 
homem maior conhecimento sobre a matéria. É a expressão teórica das enormes 
reservas de energia armazenadas no átomo na qual se baseiam os artefatos 
nucleares, que serão estudadas nesta unidade. 
Será discutida também a ciência envolvida na produção da energia nuclear, e a 
utilização desta ciência pelas indústrias que produzem energia elétrica. Serão 
abordados também assuntos sobre combustível nuclear, fissão e fusão. 
Energia nuclear se refere à energia consumida ou produzida com a 
modificação da composição de núcleos atômicos. Além de ser a forçaque arma a 
Bomba Atômica, a Bomba de Hidrogênio e outras armas nucleares, a energia 
nuclear também tem utilidade na geração de eletricidade em usinas de vários 
países do mundo. É vista por muitos como fonte de energia barata e limpa; mas por 
causa do perigo da radiação emitida na produção desta energia e da radioatividade 
dos materiais utilizados, outros sentem que ela pode não ser uma energia 
alternativa viável para o uso de combustível fóssil ou energia solar. Este tipo de 
energia também é utilizado na medicina, na produção de marca-passos para 
doentes cardíacos. 
A Energia oriunda do núcleo atômico é vista como uma possível fuga ao alto 
consumo, e dependência externa do petróleo, mas como todas as outras energias, 
teremos de fazer um balanço das suas vantagens e desvantagens. 
A energia nuclear está no núcleo dos átomos, nas forças que mantém unidos 
os seus componentes – as partículas subatômicas. Esta é libertada sob a forma de 
calor e energia eletromagnética pelas reações nucleares. 
Esta energia provém do urânio, principalmente, mas também pode ser do 
tório e do plutônio, se bem que nos principais casos e do urânio. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
126 
Existem dois tipos de recursos energéticos utilizados para produzir energia 
nuclear, o urânio e o Tório, dois minérios radioativos, embora seja o urânio o mais 
utilizado e conhecido, devido as reservas de urânio serem abundantes, o que não 
se põe em causa o seu esgotamento em curto – médio prazo. 
O urânio é utilizado como combustível nos reatores nucleares, sob a forma de 
óxido, de liga metálica, ou ainda, de carboneto. 
Certos reatores utilizam o urânio natural, mas a grande maioria, como o caso 
dos reatores moderados e arrefecidos com água normal, que equipam mais de dois 
terços das centrais nucleares usam como combustível, o urânio enriquecido. 
O método com o qual, conseguimos a proporção suficiente de Urânio-235 é 
chamado de Enriquecimento do Urânio, que consiste em retirar isótopos do tipo 
Urânio-238 a fim de que o Urânio-235 assuma uma maior proporção. A partir deste 
processo, teremos uma nova proporção de Urânio-235, que chega a uma margem 
de 3,2% (o suficiente para liberar a energia através da reação).Com essa quantidade 
de Urânio-235 podemos produzir dentro dos reatores nucleares uma fissão 
nuclear capaz de produzir uma grande quantidade de energia radioativa. Esse 
processo de fissão nuclear é o que temos nas Usinas Nucleares em todo o mundo, 
existindo ainda um outro processo chamado de Fusão Nuclear. 
 
Vantagens e desvantagens. 
A energia nuclear é uma energia não renovável, que como todas as outras tem 
as suas vantagens e desvantagens. 
Principais vantagens da energia nuclear 
 É um combustível mais barato que muitos outros como por exemplo o 
petróleo, o consumo e a procura ao petróleo fez com que o seu preço 
disparasse, fazendo assim, com que o urânio se tornasse um recurso, 
comparativamente com o petróleo, um recurso de baixo custo; 
 É uma fonte mais concentrada na geração de energia, uma pequeno pedaço 
de urânio pode abastecer um cidade inteira, fazendo assim com que não 
sejam necessários grandes investimentos no recurso; 
 Não causa nenhum efeito de estufa ou chuvas ácidas; 
Fontes Alternativas de Energia 
 
127 
 É fácil de transportar como novo combustível; 
 Tem uma base científica extensiva para todo o ciclo; 
 É uma fonte de energia segura, visto que até a data só existiram dois 
acidentes mortais; 
 Permite reduzir o déficit comercial; 
 Permite aumentar a competitividade. 
 
Apesar das suas vantagens, esta energia também tem as suas desvantagens: 
 Ser uma energia não renovável, como referido anteriormente, torna-se uma 
das desvantagens, visto que o recurso utilizado para produzir este tipo de 
energia se esgotará futuramente; 
 As elevadas temperaturas da água utilizada no aquecimento causam a 
poluição térmica, pois esta é lançada nos rios e nas ribeiras, destruindo assim 
ecossistemas e interferindo com o equilíbrio destas mesmas; 
 O risco de acidente, visto que qualquer falha humana, ou técnica poderá 
causar uma catástrofe sem retorno, mas atualmente já existem sistemas de 
segurança bastante elevados, de modo a tentar minimizar e evitar que estas 
falhas existam, quer por parte humana, quer por parte técnica; 
 A formação de resíduos nucleares perigosos e a emissão causal de radiações 
causam a poluição radioativa, os resíduos são um dos principais 
inconvenientes desta energia, visto que atualmente não existem planos para 
estes resíduos, quer de baixo ou alto nível de radioatividade, estes podem ter 
uma vida até 300 anos após serem produzidos podendo assim prejudicar as 
gerações vindouras; 
 Pode ser utilizada para fins bélicos, para a construção de armas nucleares, 
está foi uma das primeiras utilizações da energia nuclear, os fins bélicos são a 
grande preocupação nível mundial, porque projetos nucleares como o do Irã, 
que ameaçam a estabilidade econômica e social; 
 Ser uma energia cara, visto que tanto o investimento inicial, como 
posteriormente, a manutenção das energias nucleares são de elevados 
custos, até mesmo o recurso minério, visto que existem países que não o 
possuem, ou não em grande abundância, tendo assim, que comprar a países 
externos; 
Fontes Alternativas de Energia 
 
128 
 O plutônio 239 leva 24.000 anos para ter sua radioatividade reduzida à 
metade, e cerca de 50.000 anos para tornar-se inócuo; 
 Os seus efeitos, visto que na existência de um acidente, as consequências 
deste iram fazer-se sentir durante vários anos, visto que a radioatividade 
continuará a ser libertada durante vários anos. 
 
A energia geotérmica é obtida através do calor proveniente da terra, onde há 
reservas que são aquecidas pela proximidade com o magma, retendo o calor 
captado e aproveitado para a geração de energia elétrica. 
Em alguns países, como as Filipinas e Nova Zelândia, a presença de gêiseres 
(nascentes termais que entram em erupção periodicamente, lançando assim uma 
coluna de água quente e vapor no ar) e a formação geográfica favorável faz com 
que a energia geotérmica represente 10% do total da matriz energética desses 
países e 30% no caso da Islândia. 
As usinas geotérmicas funcionam de um modo semelhante às demais, com 
superaquecimento da água, provocando um vapor em alta pressão capaz de 
movimentar as turbinas ligadas aos geradores de eletricidade. Só que ao invés de 
utilizar combustíveis fósseis ou nucleares, essas usinas utilizam o calor vindo da 
terra. 
No Brasil, a energia geotérmica é utilizada apenas na forma de água aquecida, 
como no caso dos parques termais de Caldas Novas (GO) e Poços de Caldas (MG). 
Como o terreno brasileiro é bastante antigo, não possui formações que tornam 
possíveis as rochas derretidas ou magma estarem mais próximas à superfície. 
Sendo necessário mais trabalho, estrutura e gastos para atingir um nível 
considerado suficiente para a produção. 
Porém, o Brasil possui as duas maiores reservas de água doce subterrânea do 
mundo: Aquífero do Guarani e Aquífero Alter do Chão. A temperatura dessas águas 
são classificadas como fontes geotérmicas de baixas temperaturas – entre 35o e 
148oC –, podendo ser utilizadas para aquecimento de água em residências e 
sistemas de calefação. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
129 
Porém, o último estudo completo concluiu em 1984 que o Brasil não possui o 
potencial necessário para produção de energia geotérmica. 
 
Área geotermal de Wai-O-Tapu, em Waikato, Nova Zelândia. Fonte: Imagem disponível em: 
<https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ChampagnePool-Wai-O-Tapu_rotated_MC.jpg>. Acesso 
em 04/03/2016 às 16h30. 
 
Nos últimos anos, com base em novos dados preliminares, o tema voltou em 
pauta e o Brasil tem feito acordos com a Alemanha a respeito de fontes alternativas 
de energia, e a geotérmica está entre elas. O deputado Rogério Peninha Mendonçapropôs, esse ano, a criação de uma Frente Parlamentar para fomentar incentivos 
governamentais na área geotérmica brasileira. Ele afirma que existem vários 
pontos no Brasil capazes de gerar energia com apenas 300 ou 400 metros de 
perfuração com auxílio de nanoestruturas que aumentam o armazenamento de 
calor, recentemente descobertas nos EUA. 
A energia geotérmica anda a passos lentos e é bastante discutida 
mundialmente por conta de possíveis riscos de terremotos que podem ser 
provocados pela rachadura das pedras Devido a necessidade de adquirir energia 
elétrica de uma forma mais limpa e em quantidades cada vez maiores, foi 
desenvolvido um modo de usufruir esse calor para a geração de eletricidade. Hoje, 
a grande parte da energia elétrica provém da queima de combustíveis fósseis, 
como o petróleo métodos esses muito poluentes. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
130 
Para uma melhor compreensão da forma como é aproveitada a energia do 
calor da Terra deve-se primeiro perceber como o nosso planeta é constituído. 
A Terra é formada por grandes placas, que nos mantém isolados do seu 
interior, no qual encontramos o magma, que resume-se basicamente em rochas 
derretidas. 
Com o aumento da profundidade, a temperatura vai acrescendo, no entanto, 
há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. Essas são as 
zonas onde existe elevado potencial geotérmico. 
 
Usina geotérmica de Nesjavellir, próxima a Þingvellir, Islândia. Fonte: Imagem disponível em: 
<https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NesjavellirPowerPlant_edit2.jpg>. Acesso em 
04/03/2016 às 16h48. 
 
 
Em centrais geotérmicas, o vapor, de reservatórios geotérmicos fornecem a 
energia que alimenta os geradores de turbina e produz a eletricidade. A água 
geotérmica usada é depois reenviada ao reservatório através de um poço de 
injeção, para ser reaquecida, para assim manter a pressão, e suportar o 
reservatório. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
131 
Há três formas de utilizar a energia geotérmica: 
1. Utilização direta: reservatórios geotérmicos de temperaturas baixas 
moderadas (20ºC-150ºC) podem ser aproveitadas diretamente para fornecer calor 
para a indústria, aquecimento ambiente, termas e outros aproveitamentos 
comerciais 
2. Bombas de calor geotérmicas (BCG): Aproveitam as diferenças de 
temperatura entre o solo e o ambiente, fornecendo calor e frio. 
3. Centrais Geotérmicas: aproveitamento direto de fluidos geotérmicos em 
centrais a altas temperaturas (> 150 ºC), para movimentar uma turbina e produzir 
energia elétrica. 
 
 
Vantagens e Desvantagens 
Aproximadamente, todos os fluxos de água geotérmicos são constituídos por 
gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados para a central de geração de 
energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam 
por ir para a atmosfera. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
132 
Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades 
prejudiciais do ácido sulfídrico (H2S) são fatores que inquietam os apoiantes deste 
tipo de energia. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H2S) é 
relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas 
pode acarretar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia. 
É identicamente importante que exista tratamento apropriado à água vinda 
do interior da Terra, que invariavelmente abrange minérios prejudiciais à saúde. É 
fundamental que os despejos não sejam realizados em rios locais, para que isso 
não prejudique a fauna local. 
Quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirada da Terra, há 
sempre uma hipótese de ocorrer subsistência na superfície. O mais drástico 
exemplo de um problema desse tipo numa central geotérmica está em Wairakei, 
Nova Zelândia. O nível da superfície afundou 14 metros entre 1950 e 1997 e está a 
deformar a uma taxa de 0,22 metro por ano, após alcançar uma taxa de 0,48 metros 
por ano em meados dos anos 70. 
Há ainda o inconveniente da poluição sonora que afligiria toda a população 
vizinha ao local de instalação da central, pois, para a perfuração do poço, é 
necessário o uso de máquinas semelhante ao usado na perfuração de poços de 
petróleo. 
 
Existem três formas básicas de utilizar a energia geotérmica: 
Utilização Direta. 
Reservatórios geotérmicos de temperaturas baixas e moderadas (20ºC – 
150ºC) podem ser aproveitados diretamente para fornecer calor para a indústria, 
aquecimento ambiente, termas e outros aproveitamentos comerciais. 
Bombas de Calor Geotérmicas. 
Aproveitam as diferenças de temperatura entre o solo e o ambiente, 
fornecendo calor e frio. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
133 
 
Fonte: www.portal-energia.com 
 
Uma bomba de calor necessita apenas de uma fonte de calor (ar exterior), dois 
permutadores de calor (um para absorver e outro para libertar o calor) e uma 
relativamente pequena quantidade de energia motriz para manter o sistema em 
andamento. 
 
Centrais Geotérmica. 
Aproveitamento direto dos fluidos geotérmicos em Centrais a altas 
temperaturas (>150ºC), para movimentar uma turbina e produzir energia elétrica 
do tipo: Vapor Seco; Vapor Flash e Ciclo Binário. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
134 
 
Neste tipo de centrais, aproveita-se a existência de reservatórios de água 
subterrânea a elevadas temperaturas (podem atingir os 370ºC), em virtude do 
contato com as rochas quentes no interior da Terra. São abertos buracos fundos no 
solo até se chegar a estes reservatórios de água e vapor, e são instalados tubos e 
canos apropriados de forma a conduzir o vapor até à central geotérmica. Aí, e à 
semelhança do que se passa noutras centrais de produção energética, o vapor é 
conduzido em pressão até às turbinas, fazendo girar as suas pás. A energia 
mecânica da turbina é transformada em energia elétrica através do gerador, que é 
conduzida para o transformador de forma a aumentar a tensão elétrica, e é 
distribuida por linhas de alta tensão. 
 
Após passar pela turbina, o vapor é conduzido para um tanque onde se 
condensa (transforma-se novamente em água) devido ao processo de 
arrefecimento. A água é canalizada de novo para o reservatório subterrâneo, onde 
será novamente aquecida pelas rochas quentes com que entra em contato e, 
passado algum tempo, será de novo conduzida por tubos até à central. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
135 
 
 
Dica de site! 
Ler mais: http://rd9centralelectrica.webnode.pt/desenvolvimento/centrais-
geotermicas/como-funciona-uma-central-geotermica-
/http://energiasalternativas.webnode.com.pt/energias-renovaveis/energia-
geotermica/ 
 
 
Terminamos a nossa sexta unidade, onde você estudou a energia solar e 
eólica. Sempre que tiver uma dúvida, entre em contato com seu tutor virtual 
através do ambiente virtual de aprendizagem. 
 
 
É hora de se avaliar 
Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão 
ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de 
ensino-aprendizagem. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
136 
 
Exercícios – Unidade 6 
 
1. O elemento químico utilizado para a obtenção de energia nuclear é: 
a) Urânio X 
b) Césio 
c) Hidrogênio 
d) Tório 
e) Chumbo. 
 
2. Aponte os aspectos positivos e negativos da energia nuclear. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
3. Descreva o processo de obtenção de energia nuclear. 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ______________________________________________________________________________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 ___________________________________________________________________ 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
137 
 
4. Energia nuclear 
 
Rosa de Hiroxima 
Pensem nas crianças 
Mudas telepáticas 
Pensem nas meninas 
Cegas inexatas 
Pensem nas mulheres 
Rotas alteradas 
Pensem nas feridas 
Como rosas cálidas 
Mas, oh, não se esqueçam 
Da rosa da rosa 
Da rosa de Hiroxima 
A rosa hereditária 
A rosa radioativa 
Estúpida e inválida 
A rosa com cirrose 
A anti-rosa atômica 
Sem cor sem perfume 
Sem rosa sem nada 
(Vinícius de Moraes) 
 
O poema refere-se à Rosa de Hiroxima como “radioativa, estúpida, inválida”, 
destacando os efeitos nocivos da radioatividade, um dos subprodutos da energia 
nuclear e que pode vazar para o ambiente através do lixo atômico ou por 
acidentes, como o que ocorreu na usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia. Entre as 
vantagens da energia nuclear, que compensam os perigos de possíveis acidentes, 
destacam-se: 
a) o fato de ser renovável, não causar grandes impactos ambientais, como as 
hidrelétricas, e não ser fonte de conflitos entre países, pois não é uma fonte finita. 
b) a presença, na geração de energia, tanto de capitais privados como estatais, pois 
as usinas nucleares são investimentos de baixo custo e retorno rápido. 
c) o combustível (urânio enriquecido) é relativamente barato, a geração de 
resíduos é pequena e não há geração de gases que intensificam o efeito estufa. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
138 
d) a abundância do combustível (urânio) em todo o mundo, o baixo custo de 
implantação de usinas nucleares e a tecnologia acessível aos países pobres. 
e) o controle internacional sobre a geração de energia nuclear e a legislação 
ambiental rígida, que restringem a construção de usinas pelos países que não 
seguem as normas. 
 
5.Existem diversas modalidades de energia que são utilizadas pelo homem. 
Dessas, uma se caracteriza pela utilização do calor interno do planeta. Esse calor, 
que aciona turbinas elétricas, gera a modalidade de energia conhecida como: 
a) Energia Gravitacional. 
b) Energia Geotérmica.X 
c) Energia das Marés. 
d) Energia Fóssil. 
e) Energia de Xisto Betuminoso. 
 
6. “Não existe geração de energia sem impacto ambiental. Esse impacto só 
será reduzido, se diminuirmos o consumo”, ressalta o pesquisador da Faculdade de 
Engenharia Mecânica da Unicamp, Gilberto Januzzi, em matéria publicada em 
12/12/2004 no site http://www.comciencia.br. 
Dentre as fontes de energia indicadas abaixo, assinale a opção que apresenta a 
fonte alternativa de menor impacto ambiental. 
a) construção de pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) 
b) construção de usinas térmicas que aproveitam a energia do urânio e do 
plutônio 
c) geração de energia a partir dos ventos (eólica). X 
d) utilização de bagaço da cana e de biogás de lixo (biomassa) 
e) Energia Nuclear. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
139 
7. “O Google anunciou nesta terça-feira (19/08/08) que vai investir mais de 10 
milhões de dólares em tecnologia geotérmica avançada. A entidade filantrópica da 
empresa, a Google.org, afirmou que o investimento será destinado aos chamados 
Sistemas Geotérmicos Melhorados.” Entre as vantagens do uso de energia 
geotérmica, pode-se incluir: 
a) O baixo custo da produção, por ser uma fonte energética que não exige 
grandes investimentos na infra-estrutura de captação. 
b) A facilidade de transmissão da energia para regiões distantes de onde é 
produzida, barateando os custos finais de distribuição. 
c) A baixa emissão, praticamente nula, de gases causadores do aquecimento 
global, tornando-a uma fonte de energia mais limpa. X 
d) A expansão do calor produzido nos campos geotérmicos que garantem a 
diminuição da temperatura no subsolo, facilitando a produção elétrica. 
e) Os modestos investimentos necessários para a pesquisa e exploração dos 
campos geotérmicos, que usa a mesma tecnologia da exploração petrolífera. 
8. Analise o gráfico abaixo: 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
140 
A análise dos gráficos e os conhecimentos sobre o consumo de energia no 
mundo e no Brasil permitem concluir: 
(01) A maior parte da energia utilizada no planeta origina-se de fontes não 
renováveis e poluentes, sendo que grande parte das reservas conhecidas de 
petróleo está concentrada em alguns países do Oriente Médio. 
(02) O petróleo responde por 43% da matriz energética mundial, e a demanda 
global tende a aumentar nos próximos anos, induzindo que tecnologias mais 
modernas precisarão atingir as áreas de difícil acesso na Sibéria e nas 
profundidades oceânicas. 
(04) Os Estados Unidos são responsáveis pela maior parte do consumo mundial de 
petróleo, graças a suas imensas reservas, capazes de abastecer o país nas próximas 
décadas. 
(08) O Brasil, ao atingir a autossuficiência em petróleo e em gás natural, não 
importa mais combustíveis, estando com capacidade para produzir sua própria 
energia. 
(16) O expressivo consumo de energia solar e eólica no mundo e no Brasil, 
demonstrado no gráfico, traduz a eficácia dos programas implementados a partir 
da assinatura do Protocolo de Kyoto. 
 
As Alternativas corretas somam: 
a) 03 X 
b) 06 
c) 12 
d) 20 
e) 24 
Fontes Alternativas de Energia 
 
141 
9. Não é nova a ideia de se extrair energia dos oceanos aproveitando-se a diferença 
das marés alta e baixa. Em 1967, os franceses instalaram a primeira usina “maré-
motriz”, construindo uma barragem equipada de 24 turbinas, aproveitando-se a 
potência máxima instalada de 240 MW, suficiente para a demanda de uma cidade 
com 200 mil habitantes. Aproximadamente 10% da potência total instalada são 
demandados pelo consumo residencial. Nessa cidade francesa, aos domingos, 
quando parcela dos setores industrial e comercial pára, a demanda diminui 40%. 
 
Assim, a produção de energia correspondente à demanda aos domingos será 
atingida mantendo-se: 
I – todas as turbinas em funcionamento, com 60% da capacidade máxima de 
produção de cada uma delas; 
II – a metade das turbinas funcionando em capacidade máxima e o restante, 
com 20% da capacidade máxima; 
III – quatorze turbinas funcionando em capacidade máxima, uma com 40% da 
capacidade máxima e as demais desligadas. 
Está correta a situação descrita: 
 
a) apenas em I 
b) apenas em II 
c) apenas em I e em III 
 d) apenas em II e em III 
 e) em I, II e III. 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
142 
 
10. A produção de energia proveniente de maré, sistema maré-motriz (no qual 
se utiliza o fluxo das marés para movimentar uma turbina reversível capaz de 
converter em energia elétrica a energia potencial gravitacional da água), constitui-
se numa alternativa de produção de energia de baixo impacto ambiental. Um 
sistema desse tipo encontra-se em funcionamento na localidade de La Rance, 
França, desde 1966, com capacidade instalada de 240 megawatts. 
As figuras abaixo mostram, esquematicamente, um corte transversal da 
barragem de um sistema maré-motriz, em quatro situações distintas, evidenciando 
os níveis da água, nos dois lados da represa (oceano e rio), em função da maré. As 
duas situações que permitem a geração de energia elétrica são: 
 
a) Ie IV 
b) I e III 
c) II e III 
d) II e VI 
e) III e I 
Fontes Alternativas de Energia 
 
143 
 
Considerações Finais 
 
 
Caro (a) aluno (a). 
 
Espera-se que, com este livro, você consiga se envolver na disciplina, entenda 
como definir os conceitos básicos das Energias Alternativas , saiba as vantagens e 
desvantagens envolvidas neste estudo, bem como desenvolver o raciocínio lógico 
sabendo utilizar e aplicar as equações pertinentes aos vários assuntos abordados e 
estudados nesta presente obra, no âmbito profissional e, consequentemente, na 
sociedade em que se encontra inserido (a).Fontes Alternativas de Energia 
 
144 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
145 
 
Conhecendo o autor 
 
 
Paulo César Oliveira Carvalho 
Graduado em Engenharia de Operações (Modalidade Mecânica) pelo CENTRO 
FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA (CEFET-RJ) em 1981; Bacharel e Licenciado 
em Química pelas Faculdades de Humanidades Pedro II (FAHUPE) em 1997; pós-
graduado em Química, tendo obtido o título de Especialista em Ensino de Química 
pela Universidade Federal Fluminense – Niterói em 2007; Mestre em Ciências dos 
Materiais pela UERJ em 2012. Professor Docente I com duas matrículas obtidas 
através de concurso público pela SEEDUC (Secretaria Estadual de Educação do Rio 
de Janeiro); Professor da Universidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO); foi 
professor do Colégio de Aplicação Dom Hélder Câmara – São Gonçalo/RJ; atuou 
como supervisor da produção na Protec Química de 1982 a 1984. Atualmente é 
responsável técnico na Elegance Elevadores e Equipamentos – RJ, desde 2010. 
 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
146 
 
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147 
 
Referências 
 
Amarante, O. A. C. do, Brower, M., Zach, J. e Sá, A. L. de, Atlas do Potencial 
Eólico Brasileiro – CD-RO, MME/Eletrobrás/CEPEL/CRESESB, 2001. 
Araújo, M. R. O. P. Estudo Comparativo de Sistemas Eólicos Utilizando 
Modelos Probabilísticos de Velocidade de Vento, Dissertação de Mestrado, 
COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 1989. 
Blasques, L. C. M., Análise de Características Técnicas e Viabilidade 
Econômica de Sistemas Solares Fotovoltaicos, Trabalho de Conclusão de Curso, 
DEEC/CT/UFPA, Belém, 2003. 
 
Sites: 
http://www.infoescola.com/fisica/reatores-nucleares-de-fissao/ 
.http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/nuclear/nuclear.htm, 
em 31/01/16 as 11hs08min. 
http://www.portalsolar.com.br/energia-solar-no-brasil.html. 
.http://rd9centralelectrica.webnode.pt/desenvolvimento/centrais-
geotermicas/como-funciona-uma-central-geotermica-/ 
 
 
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148 
 
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149 
 
A nexos 
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150 
 
Gabaritos 
 
Exercícios – Unidade 1 
 
1) B). alagamentos e desequilíbrio da fauna e da flora. 
2) B). Pela diferença na escala de tempo de formação das fontes: período 
geológico para o petróleo e ciclo anual para a cana. 
3) B). Os combustíveis fósseis, recursos finitos e não renováveis, têm os custos 
econômicos de sua exploração encarecidos quando a sua localização ocorre 
em consideráveis profundidades. 
4) A). da China apresentou forte crescimento, pois, apesar de baseado no carvão 
mineral, tem sido impulsionado pela expansão da indústria e diversificação das 
fontes de energia utilizadas. 
5) A). biocombustíveis obtidos do aproveitamento de matérias primas diversas 
têm sido a esperança de uma obtenção mais limpa de energia oriunda de 
recursos naturais renováveis. O Brasil é um dos países que tem investido na 
tecnologia de sua fabricação com aproveitamento de vegetais como a cana-de-
açúcar para fabricação do etanol e da mamona e outros para o biodiesel. 
6) D). se apenas I e II estiverem corretas. 
7) A) II, III e IV. 
8) B) II 
9) D). as principais matrizes energéticas do mundo continuam a ser o petróleo e o 
carvão, que são fontes não renováveis e muito poluentes. 
10) A) A crescente demanda por energia dos “Países do Norte” (os EUA, 
notadamente), além da busca por fontes energéticas alternativas ao petróleo, 
forçam políticas de incentivo à produção e destinação da biomassa advinda de 
atividades agrícolas diversas para a indústria de energia, sendo a produção do 
etanol uma delas. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
151 
B). O problema estrutural identificado é o da manutenção da submissão 
do setor agrícola dos “Países do Sul” aos interesses dos mercados 
internacionais, notadamente os dos “Países do Norte”. Ainda nos dias 
atuais, muitos “Países do Sul” submetem a sua organização produtiva a 
um padrão de economia agroexportadora. 
Exercícios - Unidade 2. 
1. A) Solução: 
Calcula-se a área da chapa, lembrando de converter em metros: 
2cm	=	0,02m 
A = 0,02.0,02 = 0,00004 = 4.10-5m2 
B	=	
ϕ
A
	=	
2
4.10-5
	=	0,5.105T 
 
2. B) Solução: 
F = NI = 20.2 = 40Ae 
 
3. C) Solução: 
 
4. A) 4,000 Ae 
5. Resposta pessoal que deverá ser fundamentada através do conteúdo da 
unidade 2. 
 
6. D) 
B	=	
F
|q|	.	v
 
B	=	
1
1,6 .	10-19 . 3 .	108
 
B	=	2,08 .	1010T 
Fontes Alternativas de Energia 
 
152 
 
7. C) 
Durante a queda do martelo, há transformação de energia potencial 
gravitacional em energia cinética. No contanto com a estaca, o martelo 
aplica força sobre ela. Essa força realiza trabalho, empurrando a estaca. 
8. A) 
Dados: m = 50 kg; h= 5 m; v0= 0;g= 10 m/s2 
1ª Solução: Pelo Teorema da Energia Cinética 
O sistema é não conservativo. O trabalho das forças não conservativas (W) 
corresponde, em módulo, à energia mecânica dissipada, igual a 36% da energia 
mecânica inicial. 
	 0,36	 	. 	. 
Pelo Teorema da Energia Cinética: o trabalho da força resultante é igual à 
variação da energia cinética. 
WF
Res	=	ΔECin	⇒	Wp	+	Wfat	=	
m . v2
2
	-
	m . v0
2
2
⇒ 
m . g . h	-	0,36 m . g . h	=
	m . v2
2
⇒	v	=	 0,64 . 2 . g . h	=	 1,28 . 10 . 5	=	√64 ⇒ 
v	=	8m	/	s 
 
2ª Solução: Pelo Teorema da Energia Mecânica 
Se houve dissipação de 36% da energia mecânica do sistema, então a energia 
mecânica final (que é apenas cinética) é igual a 64% da energia mecânica inicial 
(que é apenas potencial gravitacional). 
EMec
final	=	0,64	EMec
inicial	⇒
	m . v2
2
	=	0,64 m . g . h ⇒	v	= 	 1,28 . g . h	=	 1,28 . 10 . 5	=	√64 ⇒ 
v	=	8m	/	s 
 
Fontes Alternativas de Energia 
 
153 
 
9. E) 
Como a velocidade é constante, o trabalho da força muscular exercida 
pela pessoa é mg h nos dois casos. 
10. E) 
O processo de conversão de energia no caso mencionado é o da 
transformação de energia potencial elástica em energia cinética. O 
estilingue também usa esse mesmo processo de transformação de 
energia. 
 
Exercícios - Unidade 3. 
1. C 
 
2. C 
3. A 
4. D 
5. D 
6. Resposta pessoal que deverá ser fundamentada através do conteúdo da 
unidade 3. 
7. B 
8. D 
9. E 
10. A 
Fontes Alternativas de Energia 
 
154 
 
Exercícios - Unidade 4 
1. A) 20% 
2. A) n=1-T1/T = 1-Q1/1000 ... Q1=732 cal 
3. n = 1 – T1/T...0,25 = 1 – (27 + 273)/T... T = 300/0,75 ... ...T = 400K = 127ºC. 
4. W=Q1 – │Q2│=3,0.104J --- η = W/Q1 --- 0,6=3,0.104/Q1 --- Q1=5,0.104J ---
 Q1 – │Q2│=3,0.104J --- 5,0.104 – │Q2│= 3,0.104 --- │Q2│= 2,0.104J --- primeira 
lei da termodinâmica --- ΔQ=W --- ΔU=ΔQ – W --- ΔU=3,0.104 – 
3,0.104 --- ΔU=0 --- R- D 
5. η=1 –(273 – 73)/(273 + 227)=1 – 200/500 --- η=1 – 0,4=0,6 --- R: E 
6. V V V V V --- veja teoria. 
7. A 
I. Verdadeira --- veja teoria 
II. Falsa --- como no decorrer do ciclo a temperatura varia, energia 
interna também variará 
III. Falsa --- é impossível transformar todo calor recebido em trabalho 
8. D 
 I- Falsa --- máquinas térmicas – qualquer dispositivo capaz de 
transformar a energia interna de um combustível em energia mecânica --
- também pode ser definida como o dispositivo capaz de transformar 
parte de calor em trabalho. 
II. Correta --- enunciado de Clausius --- não é possível um processo cujo 
único resultado seja a transferência de calor de um corpo de menor 
temperatura a outro de maior temperatura --- para que isso ocorra é 
preciso realizar trabalho --- as máquinas frigoríficas não contrariam o 
enunciado da segunda lei da Termodinâmica, que a referida passagem 
não é espontânea, ocorrendo à custa de um trabalho externo. No 
refrigerador das geladeiras comuns existe um líquido refrigerante (freon, 
tetrafluoretano etc,), que, ao sofrer expansão passa do estado líquido ao 
Fontes Alternativas de Energia 
 
155 
estado gasoso, que abaixa a temperatura na serpentina interna(congelador). 
III. Falsa --- contraria o segundo princípio da termodinâmica que pode 
ser definido como: “É impossível obter uma máquina térmica que, 
operando em ciclos, seja capaz de transformar totalmente o calor por ela 
recebido em trabalho”. 
IV- Correta --- Ciclo de Carnot é o ciclo executado pela máquina de 
Carnot, idealizada pelo engenheiro francês Carnot e que tem 
funcionamento apenas teórico --- funcionando entre duas 
transformações isotérmicas e duas adiabáticas alternadamente, permite 
menor perda de energia (Calor) para o meio externo (fonte fria) --- o 
rendimento da Máquina de Carnot é o máximo que uma máquina 
térmica trabalhando entre dadas temperaturas da fonte quente e da 
fonte fria pode ter (mas o rendimento nunca chega a 100%). 
9. Pode-se definir o Segundo Princípio da Termodinâmica da seguinte 
maneira: “É impossível obter uma máquina térmica que, operando em 
ciclos, seja capaz de transformar totalmente o calor por ela recebido em 
trabalho” --- sempre haverá energia dissipada pelo motor. 
10. Vide a Teoria. 
 
Exercícios - Unidade 5 
1. B 
A produção de energia solar é considerada uma fonte de energia limpa, 
pois, como não há queima de combustíveis, ela não emite poluentes na 
atmosfera. Além disso, ela não ocupa grandes áreas, como ocorre com a 
produção de energia hidrelétrica. Apesar de haver casos de mortes de 
animais pela insolação, esse fato não é impactante a ponto de alterar o 
equilíbrio alimentar dos ecossistemas. 
 
2. a) Falso – as zonas tropicais apresentam um elevado índice de captação da 
radiação solar, incluindo o Brasil. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
156 
b) Falso – o Sol possui uma elevada capacidade de emissão de energia e de 
aquecimento, do contrário não haveria vida na Terra. 
c) Falso – o nível de tecnologia dos geradores de energia fotoelétrica é 
avançado e praticamente não há instabilidade. 
d) Verdadeira – os painéis de captação da energia solar são caros, além de 
todo o sistema de armazenamento também apresentar custos elevados. Além 
disso, o rendimento desses painéis, atualmente, não ultrapassa os 25%. 
e) Falso – As usinas solares, ao contrário das hidrelétricas, não necessitam de 
grandes áreas para a produção. 
 
3. C 
Os dois principais usos da radiação solar para a produção de energia é para a 
produção de eletricidade e de aquecimento (da água, da temperatura residencial e 
dos alimentos). 
 
4. a) Falso – a produção de energia elétrica a partir da radiação solar não 
apresenta, ao menos por enquanto, um baixo custo em sua produção. 
b) Falso – mesmo com o apagão de 2001, o Brasil não apresentou significativos 
avanços na geração de energia solar. 
c) Verdadeiro – O Brasil ainda não encontrou razões econômicas para investir 
em energia solar, haja vista que o país possui um elevado potencial hidrelétrico, 
que demanda menores gastos. 
d) Falso – O Brasil, mesmo que avance na produção de energia pela radiação 
solar, não apresenta perspectivas de substituir a hidroletricidade. Além disso, a 
instalação de usinas solares dar-se-ia de forma mais expressiva no interior do 
Nordeste, e não nas zonas costeiras do país. 
e) Falso – Apesar de boa parte de os países subdesenvolvidos apresentarem 
condições climáticas para o aproveitamento da energia solar, esta deverá ser 
implementada primeiramente pelos países desenvolvidos, uma vez que eles 
possuem melhores condições econômicas para tal. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
157 
5. O uso da energia eólica da forma mais próxima do que conhecemos hoje 
em dia (onde a vedete é a geração de energia elétrica) vem das antigas Pérsia e 
Babilônia, ainda na Antiguidade, quando foram criados os moinhos de vento, 
inicialmente usados para bombear água para irrigação de plantações e para moer 
grãos. 
6. É preciso um equipamento denominado turbina ou aerogerador. Um 
conjunto deles forma uma usina, fazenda ou parque eólico. 
7. B. 
De longe, o Nordeste possui o maior potencial medido para energia eólica em 
todo o país - estima-se que possam ser gerados 75 GW (gigawatts) de potência na 
região, principalmente no litoral. 
8. E 
9. D 
10. A 
A presença de usinas de produção de energia eólica no Norte justifica-se por 
essa região receber os ventos alísios, que seguem no sentido leste-oeste e do sul 
para o norte, advindo das zonas de maior pressão para as zonas de menor pressão 
no Equador. 
 
Exercícios - Unidade 6 
1. A 
2. Solução. 
Aspectos positivos da energia nuclear: 
- Comparada às usinas de combustíveis fósseis, a usina nuclear requer 
menores áreas; 
 - As usinas nucleares possibilitam maior independência energética para os 
países importadores de petróleo e gás; 
 - Não contribui para o efeito estufa. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
158 
- As reservas de energia nuclear são muito maiores que as reservas de 
combustíveis fósseis; 
Aspectos negativos: 
- Os custos de construção e operação das usinas são muito altos; 
 - Possibilidade de construção de armas nucleares; 
 - Destinação do lixo atômico; 
 - Acidentes que resultam em liberação de material radioativo; 
 - O plutônio 239 leva 24.000 anos para ter sua radioatividade reduzida à 
metade e cerca de 50.000 anos para tornar-se inócuo. 
3. Solução. 
Para que a energia nuclear seja obtida é necessário realizar a fissão do núcleo 
do átomo de urânio enriquecido, que, por sua vez, libera uma grande quantidade 
de energia. A energia nuclear mantém unidas as partículas do núcleo de um 
átomo, a divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de grande 
quantidade de energia. 
4. a) Falso – A energia nuclear é uma grande fonte de conflito entre os países, 
pois existe a possibilidade real da produção de armas nucleares, fato que gera uma 
série de discussões internacionais. 
b) Falso – A construção e operação de usinas nucleares apresentam valores 
extremamente elevados, cerca de três vezes maiores que os de uma usina 
hidrelétrica. 
c) Verdadeiro – o urânio é um elemento químico relativamente barato, a 
geração de resíduos numa usina nuclear é bem pequena, no entanto, o lixo tóxico 
é extremamente perigoso. Durante o processo de obtenção de energia nas usinas 
nucleares, não é gerado nenhum gás causador do efeito estufa, como, por 
exemplo, dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4). 
d) Falso – Não há abundância de urânio em todo o mundo, os custos de 
implantação e operação de usinas nucleares são altos, sendo inacessíveis para 
países pobres. 
Fontes Alternativas de Energia 
 
159 
e) Falso – A legislação ambiental não é rígida, e alguns países constroem 
usinas nucleares sem a devida inspeção por órgãos internacionais, como, por 
exemplo, o Irã. 
5. B 
6. C 
7. C 
8. A 
9. R- E 
I- Correta — a demanda aos domingos é 60% da capacidade total — 60% de 
240MW=0,6.240 — demanda aos domingos=144MW 
II- Cada turbina tem capacidade máxima — 240/24=10MW — metade delas 
funcionando teria 120MW — faltam 24MH para completar 144MW — faltam 12 
turbinas e a capacidade de4 cada uma é 2MW (20 % da capacidade de uma 
turbina) — logo, 2 x 12 = 24MW, o que precisava para completar 144 —
 CORRETA 
III- Quatorze com a capacidade máxima é 140MW, e 40 por cento de uma 
turbina é 4MW, logo vai atingir os 144MW que precisamos... CORRETA 
10. E 
Para que haja energia potencial gravitacional deve existir diferença de alturas 
para que a água, na tendência de nivelar as alturas, passe através da turbina, 
gerando energia elétrica