terça-feira, 9 de novembro de 2010

Renovável: é a energia que é extraída de fontes naturais capaz de se regenerar, conseqüentemente inesgotável. Ex: energia solar, energia eólica, etc.
Não-renovável: é a energia que se encontra na natureza em quantidades limitadas, que com sua utilização se extingue. Ex: petróleo, carvão mineral, etc.

Energia Hídrica

        O que é?
A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso.

        Como é produzida?
A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade, realizando a movimentação das turbinas. Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica.

Esquema de funcionamento de uma hidrelétrica

        Quais os países que mais produzem?
Atualmente, as usinas hidrelétricas são responsáveis por aproximadamente 18% da produção de energia elétrica no mundo. Esses dados só não são maiores pelo fato de poucos países apresentarem as condições naturais para a instalação de usinas hidrelétricas. As nações que possuem grande potencial hidráulico são os Estados Unidos, Canadá, Brasil, Rússia e China.
        Custo
 Normalmente as usinas hidrelétricas são construídas em locais distantes dos centros consumidores, esse fato eleva os valores do transporte de energia, que é transmitida por fios até as cidades.

A eficiência energética das hidrelétricas é muito eficaz, em torno de 95%. O investimento inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo.
        Prós e contras

Apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia hidrelétrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a construção de barragens gera problemas de realocação das populações ribeirinhas, comunidades indígenas e pequenos agricultores. Os principais impactos ambientais ocasionados pelo represamento da água para a formação de imensos lagos artificiais são: destruição de extensas áreas de vegetação natural, matas ciliares, o desmoronamento das margens, o assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e à flora locais, alterações no regime hidráulico dos rios, possibilidades da transmissão de doenças, como esquistossomose e malária, extinção de algumas espécies de peixes.
Importante: a energia elétrica é extremamente perigosa. Somente profissionais habilitados devem ter acesso a suas fontes de produção, armazenamento e distribuição. Um simples fio de energia elétrica pode provocar um choque e levar uma pessoa à morte.
        Sua produção no Brasil
No Brasil, mais de 95% da energia elétrica produzida é proveniente de usinas hidrelétricas, devido à grande quantidade delas aqui instaladas em diversos rios.

Energia Térmica

        O que é?
  Energia térmica é calor, é o tipo de energia associada às variações de temperatura dos materiais.
        Como é produzida?
Nas usinas termoelétricas a energia elétrica é obtida pela queima de combustíveis, como carvão, óleo, derivados do petróleo e, atualmente, também a cana de açúcar (biomassa).
A produção de energia elétrica nessas usinas é realizada através da queima do combustível que aquece a água, transformando-a em vapor. Este vapor é conduzido a alta pressão por uma tubulação e faz girar as pás da turbina, cujo eixo está acoplado ao gerador. Em seguida o vapor é resfriado retornando ao estado líquido e a água é reaproveitada, para novamente ser vaporizada.


        Quais os países que mais produzem?
Nos países de primeiro mundo, cerca de 70% da energia elétrica é produzida em usinas desse tipo.

        Custo
O custo de produção do kilowatt é maior que o de uma usina hidroelétrica, porém bem menor que o de uma usina nuclear.

        Prós e contras
Sendo constituídos por recursos que existem em quantidade limitada no planeta e tendem a esgotar-se, é classificada como fonte de energia não-renovável.
 Além de que vários cuidados precisam ser tomados para a produção, tais como: os gases provenientes da queima do combustível devem ser filtrados, evitando a poluição da atmosfera local; a água aquecida precisa ser resfriada ao ser devolvida para os rios porque várias espécies aquáticas não resistem a altas temperaturas.

        Sua produção no Brasil
No Brasil este é o segundo tipo de fonte de energia elétrica que está sendo utilizado, e agora, com a crise que estamos vivendo, é a que mais tende a se expandir.

Energia Nuclear



        O que é?
A energia nuclear, também chamada atômica, é obtida a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia.
        Como é produzida?
Diagrama do reator de uma  Usina Nuclear
A energia nuclear mantém unida as partículas do núcleo de um átomo. A divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de grande quantidade de energia.
Os primeiros resultados da divisão do átomo de metais pesados, como o urânio e o plutônio, foram obtidos em 1938.

A princípio, a energia liberada pela fissão nuclear foi utilizada para objetivos militares. Posteriormente, as pesquisas avançaram e foram desenvolvidas com o intuito de produzir energia elétrica. No entanto, armas nucleares continuam sendo produzidas através do enriquecimento de urânio.

 
        Quais os países que mais produzem?
Atualmente os Estados Unidos lideram a produção de energia nuclear, nos países Suécia, Finlândia e Bélgica 50 % da energia elétrica consumida, provém de usinas nucleares. Na França, cerca de 80% de sua eletricidade é oriunda de centrais atômicas.
        Custo
Entre as alternativas para geração de energia em larga escala, a opção nuclear é a de maior custo por causa dos investimentos em segurança dos sistemas de emergência, do armazenamento de resíduos radioativos e do descomissionamento (desmontagem definitiva e descontaminação das instalações) de usinas que atingiram suas vidas úteis.
        Prós e contras
Essa fonte energética é responsável por muita polêmica e desconfiança, a falta de segurança, a destinação do lixo atômico, além da possibilidade de acontecerem acidentes nas usinas, gera a reprovação da utilização da energia nuclear por grande parte da população.

A energia nuclear apresenta vários aspectos positivos, sendo de fundamental importância em países que não possuem recursos naturais para a obtenção de energia. Estudos mais aprofundados devem ser realizados sobre essa fonte energética, ainda existem vários pontos a serem aperfeiçoados, de forma que possam garantir segurança para a população.

Aspectos positivos da energia nuclear:

- As reservas de energia nuclear são muito maiores que as reservas de combustíveis fósseis;
- 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.

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.

        Sua produção no Brasil
 No fim da década de 1960, o governo brasileiro começou a desenvolver o Programa Nuclear Brasileiro, destinado a implantar no país a produção de energia atômica. O país possui a central nuclear Almirante Álvaro Alberto, constituída por três unidades (Angra 1, Angra 2, e Angra 3), está instalada no município de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro. Atualmente, apenas Angra 2 está em funcionamento, sendo que a produção de energia elétrica é em pequena quantidade que não dá para abastecer toda a cidade do Rio de Janeiro. De acordo com a Eletrobras, órgão que controla a produção de Energia elétrica no país, a participação da energia nuclear no fornecimento de energia elétrica é de apenas 1,49% (dado de 2003).


Energia Geotérmica

        O que é?
Geo significa terra e térmica corresponde a calor, portanto, geotérmica é a energia calorífica oriunda da terra. A energia geotérmica se caracteriza pelo calor proveniente da Terra, gerada a menos de 64 quilômetros da superfície terrestre, em uma camada de rochas, chamada magma, que chega a atingir até 6.000°C.
O magma resulta das tremendas pressões abaixo da superfície e do calor gerado pela decomposição de substâncias radioativas, como o urânio e o tório. Encontrando fissuras na crosta terrestre, o magma explode em erupções vulcânicas, ou os gases liberados com o seu resfriamento aquecem águas subterrâneas que afloram na forma de gêiseres ou minas de água quente.

        Como é produzida?
A energia elétrica pode ser obtida através da perfuração do solo em locais onde há grande quantidade de vapor e água quente, estes devem ser drenados até a superfície terrestre por meio de tubulações específicas. Em seguida o vapor é transportado a uma central elétrica geotérmica, que irá girar as lâminas de uma turbina. Por fim, a energia obtida através da movimentação das lâminas (energia mecânica) é transformada em energia elétrica através do gerador.
        Quais os países que mais produzem?
 O fato de que só existir essa energia perto de vulcões, muito poucos países geram essa energia, e esses países são: Nicarágua, Quênia, El salvador (30% da energia elétrica consumida provém da energia geotérmica), México, Chile, Japão, e França.
 Nos Estados Unidos da América há usinas deste tipo na Califórnia e em Nevada.

        Custo
Geralmente falando em países desenvolvidos as fontes mais importantes economicamente já foram desenvolvidas. Nesses casos por causa da alta temperatura e da taxa de fluxo e da proximidade da superfície (baixo custo de perfuração) a energia gerada deve custar pouco.
A economia da exploração de um particular campo depende de vários fatores incluindo custo de exploração, desenvolvimento de reservatórios, pureza e temperatura da água, taxa de fluxo, o tipo da fábrica, o grau de proteção ambiental exigida.
        Prós e contras
Os aspectos positivos desse tipo de energia são:

A emissão de gases poluentes (CO2 e SO2) é praticamente nula, não intensificando o efeito de estufa, diferentemente dos combustíveis de origem fóssil.
A área necessária para a instalação da usina é pequena.
Pode abastecer comunidades isoladas.

Os aspectos negativos:

É uma energia muito cara e pouco rentável, pois necessita de altos investimentos estruturais e sua eficiência é baixa.
Pode ocasionar o esgotamento do campo geotérmico.
O calor perdido aumenta a temperatura do ambiente.
Ocorre a emissão de ácido sulfídrico (H2S), extremamente corrosivo e nocivo à saúde.

        Sua produção no Brasil
No Brasil ainda não temos nenhuma usina de geração de eletricidade geotérmica. Mas, no  Rio Grande do Norte, a Petrobras está utilizando poços de petróleo já secos para aquecer cerca de 500 mil metros cúbicos/dia de gás natural a ser injetado em poços produtores. Assim, diminui a queima de combustíveis, o que reduz custos e evita emissões de CO2 para a atmosfera.

Energia Eólica

        O que é?
Pelo próprio nome, energia eólica é aquela produzida pela transformação da energia cinética dos ventos em energia elétrica. O vento constitui uma imensa fonte de energia natural.
        Como é produzida?
A conversão de energia é realizada através de um aerogerador que consiste num gerador elétrico acoplado a um eixo que gira através da incidência do vento nas pás da turbina. 
 A turbina eólica horizontal (a vertical não é mais usada),é formada essencialmente por um conjunto de duas ou três pás, com perfis aerodinâmicos eficientes, impulsionadas por forças predominantemente de sustentação, acionando geradores que operam a velocidade variável, para garantir uma alta eficiência de conversão.

Vista de campo com equipamentos modernos para aproveitamento da energia dos  ventos (eólica).A instalação de turbinas eólicas tem interesse em locais em que a velocidade média anual dos ventos seja superior a 3,6 m/s.

        Quais os países que mais produzem?
 
 Existem atualmente, mais de 20 000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo (principalmente na Alemanha, Dinamarca, Espanha e Estados Unidos). Na Europa, espera-se gerar 10 % da energia elétrica a partir da eólica, até o ano de 2030.

        Custo
O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 2005 o custo da energia eólica era cerca de um quinto do que custava no final dos anos 1990, e essa queda de custos deve continuar com a ascensão da tecnologia de produção de grandes aerogeradores.
        Prós e contras
PRÓ: Poluição zero. Pode se complementar às redes tradicionais.
CONTRA: Instável, está sujeita a variações do vento e a calmarias. Os equipamentos são caros e barulhentos.
        Sua produção no Brasil
O Brasil tem grande potencial eólico: cerca de 140 gigawatts, segundo o Atlas Eólico Brasileiro publicado pelo CEPEL (Centro de Pesquisas Elétricas da Eletrobrás), concentrado principalmente nas regiões litorâneas, sobretudo na região nordeste. Destacam-se as Usinas do Camelinho (1MW, em MG), de Mucuripe (1,2MW) e da Prainha (10MW) no Ceará, e a de Fernando de Noronha em Pernambuco.
O Brasil produz e exporta equipamentos para usinas eólicas, mas elas ainda são pouco usadas.




Energia de Marés


         O que é?
É a energia gerada pelo movimento natural das marés
        Como é produzida?
Existem três maneiras de produzir energia usando o mar:
A energia das ondas
A energia cinética do movimento ondular pode ser usada para pôr uma turbina a funcionar.
Quando a onda se desfaz e a água recua o ar desloca-se em sentido contrário passando novamente pela turbina entrando na câmara por comportas especiais normalmente fechadas.
Esta é apenas uma das maneiras de retirar energia da ondas. Atualmente, utiliza-se o movimento de subida/descida do onda para dar potência a um êmbolo que se move para cima e para baixo num cilindro. O êmbolo pode por um gerador a funcionar.
Os sistemas para retirar energia das ondas são muito pequenos e apenas suficientes para iluminar uma casa ou algumas bóias de aviso por vezes colocadas no mar.
A energia das marés
A energia da deslocação das águas do mar é outra fonte de energia. Para a transformar são construídos diques que envolvem uma praia. Quando a maré enche a água entra e fica armazenada no dique; ao baixar a maré, a água sai pelo dique como em qualquer outra barragem.
Para que este sistema funcione bem são necessárias marés e correntes fortes. Tem que haver um aumento do nível da água de pelo menos 5,5 metros da maré baixa para a maré alta. Existem poucos sítios no mundo onde se verifique tamanha mudança nas marés.

Caixa de concreto por onde, no sobe  e desce das marés, passa a água do mar cuja energia é aproveitada na geração de eletricidade.
A energia térmica dos oceanos
O último tipo de energia oceânica usa as diferenças de temperatura do mar. A água do mar é mais quente na superfície porque está exposta aos raios solares; é por isso que os mergulhadores vestem roupas próprias para mergulhar em zonas profundas. As roupas colam-se ao corpo mantendo-o quente.
Pode-se usar as diferenças de temperatura para produzir energia, no entanto, são necessárias diferenças de 38º Fahrenheit entre a superfície e o fundo do oceano. Esta fonte de energia está a ser usada no Japão e no Hawai, mas apenas como demonstração e experiência.
        Quais os países que mais produzem?
Esta fonte de energia está sendo usada na: França (onde se localiza a pioneira La Rance), Japão, Hawai, Noruega e Inglaterra, em alguns destes, funciona apenas como demonstração e experiência.
        Custo
O custo das instalações para tal aproveitamento ainda é alto, se comparado à quantidade de energia a ser produzida.
        Prós e contras
Energia da maré é limpa, renovável, as vantagens da maré como um recurso energético não-poluente e sustentável são claras. No entanto, a captação dessa energia no mar ou na costa pode ser difícil.
O ciclo de marés de 12 horas e meia e o ciclo quinzenal de amplitudes máxima e mínima apresentam problemas para que seja mantido um fornecimento regular de energia. A energia das marés pode ser aproveitada onde existem marés, com grande diferença de nível (= 5,5 m) da maré baixa para maré alta e onde o litoral apresenta condições para construção econômica do reservatório
        Sua produção no Brasil
No Brasil temos grande amplitude de marés, por exemplo, em São Luís, na Baia de São Marcos (6,8m), mas a topografia do litoral inviabiliza economicamente a construção de reservatórios.
Há, no entanto, O Projeto de Energia da Maré na Foz do Rio Amazonas que desenvolveu tecnologia para gerar eletricidade em pequena escala usando a energia da maré, na foz do rio Amazonas.

Energia Solar

        O que é?
 Energia captada das radiações do Sol
        Como é produzida?

Painéis de captação de luz solar
 Sua obtenção ocorre de forma direta ou indireta.
A forma direta de obtenção se dá através de células fotovoltaicas, geralmente feitas de silício. A luz solar, ao atingir as células, é diretamente convertida em eletricidade. O efeito fotovoltaico ocorre quando fótons (energia que o sol carrega) incidem sobre os átomos, proporcionando a
emissão de elétrons, que gera corrente elétrica.

Para obter energia elétrica a partir do sol de forma indireta, é necessária a construção de usinas em áreas de grande insolação, pois a energia solar atinge a Terra de forma tão difusa que requer captação em grandes áreas, nesses locais são espalhadas centenas de coletores solares.

        Quais os países que mais produzem?
 Normalmente, a energia solar é utilizada em locais mais isolados, secos e ensolarados. Em Israel, aproximadamente 70% das residências possuem coletores solares, outros países com destaque na utilização da energia solar são os Estados Unidos, Alemanha, Japão e Indonésia.
        Custo
 Os custos financeiros para a obtenção de energia são muito elevados, não sendo viável economicamente.
        Prós e contras
 A energia solar é uma boa opção na busca por alternativas menos agressivas ao meio ambiente, pois consiste numa fonte energética renovável e limpa (não emite poluente).

Apesar de todos os aspectos positivos da energia solar (abundante, renovável, limpa, etc.), ela é pouco utilizada, pois as células fotovoltaicas que são necessárias para a obtenção de energia apresentam preços elevados. Necessitando de pesquisas e maior desenvolvimento tecnológico para aumentar sua eficiência e baratear seus custos de instalação e outro problema é a dificuldade de armazenamento da energia solar.
        Sua produção no Brasil
No Brasil, a utilização de energia solar está aumentando de forma significativa, principalmente o coletor solar destinado para aquecimento de água.

Energia de Biomassa



A era de transformar produtos agrícolas em combustíveis.
        O que é?
Os biocombustíveis são combustíveis produzidos a partir de fontes renováveis.
        Como é produzida?
Obtida a partir do beneficiamento de determinados vegetais, entre os quais podemos citar: cana-de-açúcar, plantas oleaginosas, resíduos agropecuários, eucalipto, além de muitos outros.
Atualmente, a produção de energia a partir de produtos agrícolas é classificada em: etanol, biogás, biodiesel, florestas e resíduos. Em relação à produção do etanol, pretende-se obter totalmente a partir da cana-de-açúcar. O biogás é uma fonte de energia produzida de restos de matéria orgânica em fase de decomposição, como por exemplo, palhas, estercos, bagaços de diversos tipos de vegetais ou lixo. O biodiesel é uma fonte de energia obtida a partir do processamento de determinadas sementes, como de mamona, dendê, girassol, babaçu, amendoim e soja. Os óleos derivados desses vegetais podem ser usados integralmente ou agregados ao diesel (fóssil) em quantidades variadas.
        Quais os países que mais produzem?
Em vários países, o biodiesel de origem vegetal é usado junto ou puro ao óleo diesel comum. O etanol, extraído do milho, é usado junto com a gasolina nos Estados Unidos.

        Prós e contras
Essa fonte de energia, de acordo com especialistas, é uma alternativa relativamente eficiente para amenizar diversos problemas relacionados à emissão de gases e, automaticamente, combater o efeito estufa. Para isso é preciso promover gradativamente a substituição do uso dos combustíveis fósseis pelos bicombustíveis, até porque o petróleo é um recurso finito e que, segundo pesquisadores, deve acabar por volta do ano de 2070.

A fonte energética apresentada, figura atualmente como uma alternativa frente aos problemas ambientais, a escassez de petróleo e os elevados preços desse produto no mercado internacional. No entanto, é bom ressaltar que a produção de bicombustíveis também age negativamente nos ambientes naturais e que pode também comprometer a produção de gêneros alimentícios.

        Custo
Nos países do Primeiro Mundo, com a tecnologia atualmente disponível, uma planta de 30 MWe, usando madeira (com custo de US$4/GJ) teria eficiência elétrica líquida de 41-45%, gerando energia na faixa de US$ 4000/kWe. As projeções para a próxima década indicam plantas com potência de 110 MWe, com custos de US$1600- 2400/KWe instalado, e com custo da energia gerada de US$0,07­0,09/kWh, considerando o custo da biomassa a US$4./GJ.
Considerando a evolução nos custos internacionais de biomassa e da tecnologia, as projeções futuras indicam que, em 2030, o custo poderá cair para US$ 1100/kw, quando o kWh de energia produzida atingiria, a valores de hoje, US$0,04/ kWh.
No Brasil, já foi possível antecipar a redução de custos. A planta projetada para construção na Bahia, utilizando madeira (abaixo de US$ 1,5/GJ), com potência instalada de 32 MWe, teria 37% de eficiência elétrica líquida – base PCS – com custo de US$ 2500/kWe, uma redução superior a 40% em relação aos países do Hemisfério Norte.
        Sua produção no Brasil
 É produzida da cana de açúcar no Brasil e responde por metade dos combustíveis de carro utilizados.

Referências bibliográficas

Livro: Física Ciência e Tecnologia
 Autores: Paulo Cesar M. Penteado e Carlos Magno A. Torres
http://www.biodieselbr.com/energia/biomassa/geracao-energia.htm


Centro Integrado de Educação Assis Chateaubriand
Componentes: Alessandra Fiuza, Émylle Teixeira, Fabyola de Paula, Silvia Magabeira e Stephane de Oliveira.
Série: 3ª do Ensino Médio            Turma: 05         Turno: Vespertino
Professores: Anátalia e Felix                Disciplinas: Matemática e Física