UNIDADE III - Principais fontes e obteno de energias
Fortaleza, 12 de Maro de 2015
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Descrio do problema energtico.
Apresentao das principais fontes deenergia utilizadas na ecosfera .
Discusso das alternativas para o futuro,diante do aumento da demanda.
Anlise da questo energtica no Brasil.
A ENERGIA E O MEIO AMBIENTESNTESE DA ABORDAGEM
ASPECTOS BSICOS DA CRISE AMBIENTAL
Crescimento populacional,
Demanda de energia e de materiais
Gerao de resduos - Poluio.
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A ENERGIA E O MEIO AMBIENTE
A poluio ambiental surge quando ser humano descobreo fogo e passa a ser capaz de impulsionar mquinas e realizartrabalho( desenvolvimento tecnolgico).
O desenvolvimento traz a necessidade de quantidades cadavez maiores de materiais e energia para satisfazer anecessidade de desenvolvimento da humanidade , resultandoem uma quantidade significativa de resduos, tanto em termosde matria quanto em termos de energia.
Torna-se vital o entendimento do conceito de energia e desuas mltiplas formas, principalmente aquelas que tmmenor impacto sobre o meio ambiente.
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SOL PRINCIPAL FONTE DEENERGIA NA ECOSFERA5
FONTES PRIMRIAS DE ENERGIA( convertidas pelo homem )
Energia eltrica, energia qumica, energia trmica eenergia mecnica.
Utilizadas para o desenvolvimento das diversas atividadeshumanas, alm de possibilitar a sobrevivncia do homem.
Principais usos : Aquecimento de ambientes, processosindustriais, transporte, aquecimento de alto-fornos, dentreoutros.
Recursos energticos primrios classificam-se:renovveis e no-renovveis.
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FONTES RENOVVEIS
No existe uma relao direta entre consumo edisponibilidade ( h necessidade de se armazenar energiapara atendimento contnuo da demanda).
Hidreltricas, que dependem da vazo dos rios ( obarramento do rio cria um reservatrio de gua, formando umgrande lago).
Durante o perodo de chuvas, armazena-se a gua que utilizada no perodo seco, quando a vazo do rio diminui.
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8FONTES RENOVVEIS
Provm direta ou indiretamente da energia solar, sendo que oaproveitamento direto da energia solar vem sendo aos poucosimplementado.
A radiao solar direta utilizada para atividades domsticas(aquecimento de gua e ambientes ) ; outros usos, como gerao deeletricidade, so feitos em pequenas comunidades e em mbito depesquisa.
As fontes renovveis ditas indiretas, tais como vento e vazo derios, so de uso limitado pela quantidade de energia disponvel notempo.
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10FONTES RENOVVEIS
FONTES RENOVVEIS
Energia das mars: Pode ser obtida da variao do nvel degua dos oceanos (energia potencial) para obteno de energiamecnica. O aproveitamento pode ser vivel onde a variao dosnveis de mar, baixa e alta, seja significativa.
Energia solar: a energia radiante do Sol que pode ser utilizadapara aquecimento de gua em residncias e para a gerao deenergia eltrica por meio de clulas fotoeltricas.
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FONTES RENOVVEIS12
FONTES RENOVVEIS
Biogs: obtida do gs natural resultante da decomposioanaerbia de compostos orgnicos (geralmente estrume, resduosdomsticos etc). O aproveitamento do biogs ocorre pela queima dogs natural (calor liberado na combusto).
Biocombustvel lquido: material obtido pela fermentao edecomposio anaerbia de vrios tipos de biomassa ( cana-de-acar e lixo orgnico). O aproveitamento da energia tambm se dpela sua queima.
Gs hidrognio: combustvel gasoso produzido por processoseletroqumicos, a partir principalmente da eletrlise da gua. Oaproveitamento da energia pela queima do gs.
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FONTES NO-RENOVVEIS
Combustveis fsseis: so depsitos naturais de petrleo,gs natural e carvo ( prpria energia solar armazenada na formade energia qumica em depsitos geolgicos formados h milhesde anos - a partir da decomposio de vegetais e animais esubmetidos a altas temperaturas e presses na crosta terrestre).
Derivados de combustveis fsseis: Produtos obtidos a partir dofracionamento dos combustveis fsseis, principalmente dopetrleo ( a gasolina, o leo diesel, o querosene e outros produtos) .
Derivados sintticos: leo cru sinttico e gs natural sintticoproduzidos por liquefao ou gaseificao de carvo.
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FONTES NO-RENOVVEIS
leos pesados no-convencionais: Depsitossubterrneos de consistncia asfltica que podem serextrados de depsitos de petrleo bruto convencionaispor mtodos de recuperao forada, rochas sedimentaresoleosas (xisto) e depsitos arenosos (areias com alcatro).Desses elementos obtm-se leo cru.
Gs natural no-convencional: Gs presente nosdepsitos subterrneos profundos encontrados em camadasarenosas, rochas sedimentares devonianas e veios decarvo. Encontra-se, tambm, dissolvido em depsitosprofundos de gua salgada, a altas temperaturas epresses (zonas geopressurizadas).
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FONTES NO-RENOVVEIS16
FONTES NO-RENOVVEIS
Combustveis nucleares: principalmente urnio e trio,encontrados em depsitos naturais, que podem sofrer fissonuclear ou serem transformados em materiais fsseis.
No processo de fisso nuclear, que deve ocorrer de maneiracontrolada, a energia presente no ncleo dos materiais fsseis utilizada para a gerao de vapor a alta presso, o qual, porsua vez, utilizado para o acionamento de uma turbinaacoplada a um gerador eltrico.
A energia do ncleo dos materiais fsseis liberadaquando esses capturam um nutron, que desestabiliza oncleo do tomo (de urnio, por exemplo), fazendo com queele se divida e libere uma grande quantidade de energia, alm deoutros nutrons, os quais iro manter a reao em cadeia.
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FONTES NO-RENOVVEIS
Fuso nuclear: Processo no qual dois tomos deelementos leves (principalmente os istopos do hidrognio)se unem, dando origem a um elemento mais pesado.
Para que o processo ocorra, necessria uma grandequantidade de energia para aproximar os ncleos doselementos que participam da reao.
A energia liberada muitas vezes superior energiaque foi utilizada para promover o processo de fuso, epode ser utilizada para a gerao de energia eltrica.
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FONTES NO-RENOVVEIS
Energia geotrmica: Obtida do calor gerado a partir doselementos radioativos presentes em depsitos subterrneos e domagma existente no interior do planeta.
Depsitos geotrmicos confinados: constitui-se em calorde baixa temperatura depositado em zonas subterrneas devapor seco, gua quente ou em uma mistura de vapor e guaquente.
O calor liberado por substncias radioativasencontradas no manto de rochas parcialmentederretidas, localizadas abaixo da crosta terrestre, ou peloprprio magma.
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FONTES NO-RENOVVEIS20
Depsitos geotrmicos
A linha do crescimento sustentvel argumenta que ocaminho, mais rpido, eficiente e barato, para prover a energianecessria para o futuro uma combinao das seguintesmedidas:
1)aumentar a eficincia no uso da energia;
2) diminuir o emprego de leo, carvo e gs natural no-renovveis;
3) eliminar as usinas nucleares, pois essas seriam anti-econmicas, inseguras e desnecessrias; e
4) aumentar o emprego de recursos energticos solaresdiretos e indiretos.
21CRESCIMENTO SUSTENTVEL
As casas e os edifcios - Seriam aquecidos por sistemas queaproveitariam a luz solar direta;
A eletricidade - Gerada por usinas trmicas existentes(devidamente equipadas para no lanar resduos para aatmosfera), por cogerao nas indstrias, por geradoreselicos, pela restaurao de antigas hidreltricas e,finalmente, por clulas fotoeltricas.
O calor de alta temperatura Obtido por caldeirasalimentadas por gs natural, restos vegetais e lixo urbano. Oresduo de calor dessas caldeiras poderia ser usado paracogerao.
22CRESCIMENTO SUSTENTVEL
Enfoque do Crescimento Sustentvel
Transporte - Continuaria com gasolina, com a introduo debiocombustveis, como o lcool. (a partir de culturas feitas emterras improdutivas para no comprometer a produo dealimentos) .
Outro combustvel a ser empregado seria o gs hidrognio, issose for vivel o desenvolvimento de sistemas eficientes dedecomposio da gua a partir da energia solar.
Energia solar ( direta e indireta ) -- Gerao de energia eltricaa partir de usinas solares e de usinas ocenicas ( aproveitamento dogradiente trmico deveria ser evitado pelo alto custo, pelaineficincia.
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A QUESTO ENERGTICA NO FUTURO
Os nmeros indicam que a crise energtica dever seintensificar no futuro. Como discutir a questo tecnologiaversus consumo de energia?
So necessrios aproximadamente 50 anos paradesenvolver e implementar novas tecnologias deaproveitamento energtico. Miller (1985),
Esse planejamento deve ser feito considerando diferentesperodos de tempo: em curto prazo (at 10 anos), em mdioprazo (de 10 a 20 anos) e em longo prazo (acima de 20 anos).
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A QUESTO ENERGTICA NO FUTURO
Segundo Miller: a primeira deciso a tomar refere-se ao quantode energia se quer obter e qual a qualidade exigida.
Necessita-se de calor a baixa temperatura, de calor a altatemperatura, de eletricidade, de combustvel para transporte?Isso envolve decidir o tipo e a qualidade de energia requerida paramelhor desempenho, em face de uma ou vrias necessidades.
Qual fonte pode atender a essas necessidades, a mnimo custo emenor impacto ambiental. Ao analisar a possibilidade deaproveitamento de uma nova fonte de energia, devemos responder sseguintes perguntas:
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A QUESTO ENERGTICA NO FUTURO
Qual o potencial de aproveitamento da fonte, em curto,mdio e longo prazos? Qual o rendimento esperado? Qual o custo de desenvolvimento, construo e operao? Quais so os impactos ambientais, sociais, de segurana(militar e econmica) e como eles podem ser reduzidos?
As respostas a essas questes so fundamentais paraestabelecer a viabilidade ou no de um aproveitamentoenergtico.
A soluo da crise energtica um dos maiores desafiostecnolgicos do prximo milnio.
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FONTES NO-RENOVVEISPETRLEO
O petrleo formado basicamente por hidrocarbonetos epoucos compostos e contm oxignio, enxofre e nitrognio. Opetrleo e o gs esto geralmente confinados a grandesprofundidades, tanto abaixo dos continentes como dos mares.
Em geral, o petrleo est disperso em cavidades e emfraturas de formaes rochosas. O petrleo mais valioso,conhecido como leve, contm poucas impurezas de enxofree grande quantidade de compostos orgnicos facilmenterefinveis em gasolina.
Quanto menor for a quantidade de enxofre, menor aquantidade de dixido de enxofre (SO2) lanado na atmosfera.O petrleo menos valioso chamado de pesado. Esse tipopossui muitas impurezas e exige maiores recursos de refinopara obteno de gasolina.
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FONTES NO-RENOVVEISPETRLEO28
FONTES NO-RENOVVEISPETRLEO
Uma vez retirado do poo, o petrleo enviado paraas refinarias. Na refinaria, ele aquecido e destiladopara separar a gasolina, o leo combustvel, o leodiesel e outros componentes.
Os produtos petroqumicos so utilizados comomatria-prima em indstrias de produtos qumicos,de fertilizantes, de pesticidas, de plsticos, de fibrassintticas, de tintas, de remdios e de muitos outrosprodutos.
Cerca de 3% do petrleo mundial utilizado naindstria petroqumica.
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FONTES NO-RENOVVEISPETRLEO
Quadro de distribuio espacial da produo depetrleo :
Aproximadamente dois teros do petrleo mundial estoestocados em cinco pases: Arbia Saudita, Kuwait, Ir,Iraque e Emirados rabes.
A OPEP (Organizao dos Pases Produtores de Petrleo) detentora de 67% do leo mundial, por isso controla as reservas eos preos.
A Rssia atualmente a maior produtora mundial. As reservasmundiais so constantemente avaliadas; hoje, estima-se que osestoques de leo podero atender ao consumo dos prximos 50anos.
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FONTES NO-RENOVVEISXISTO BETUMINOSO
So rochas sedimentares que contm quantidades variveis de umamistura de compostos orgnicos em estado slido ou em forma pastosachamada querognio.
O grande problema provocado pelo aproveitamento do xisto oimpacto ambiental. Seu processamento requer grandes quantidades degua, geralmente escassa nas regies ridas e semi-ridas onde osdepsitos mais ricos esto localizados.
A produo de querognio gera grande quantidade de CO2, xidosde nitrognio, SO2 e sais cancergenos, afetando o ar e a gua daregio.
Novas tcnicas de extrao e processamento de menor impactoesto sendo propostas, mas so extremamente caras.
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FONTES NO-RENOVVEISALCATRO
obtido em depsitos arenosos. As maiores reservas estolocalizadas no Canad.
Supe-se que as reservas de leo pesado presentes nessas areiassejam superiores ao total de reservas de leo hoje conhecidas daArbia Saudita.
Do ponto de vista de eficincia, o aproveitamento do betume apartir da areia possui baixssimo rendimento.
Problemas :Para produzir um barril de leo, necessrio quase meio barril
de leo convencional.Iimpactos ambientais produzidos na gua, no ar e no solo.
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FONTES NO-RENOVVEISGS NATURAL
uma mistura de gs metano com pequenas quantidades dehidrocarbonetos gasosos mais pesados, como propano e butano.
No aproveitamento do gs natural, os gases butano e propano soliquefeitos, gerando o gs liquefeito de petrleo (GLP). O GLP armazenado em tanques pressurizados para uso em reas ondeno existe distribuio por rede.
O restante do gs (metano) distribudo em redes. O gs naturalpode ser liquefeito a baixas temperaturas para transporte em navios.
O maior produtor a Rssia (40%) e, em seguida, vm ospases do Oriente Mdio e alguns pases africanos.
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FONTES NO-RENOVVEISGS NATURAL
Estima-se que, mantidas as taxas de consumo atual, osuprimento mundial suficiente para os prximos 60anos.
medida que os custos de produo de gs convencionalse tornarem altos, as fontes no-convencionais podero setornar economicamente viveis.
Essas fontes incluem veios de carvo, rochassedimentares devonianas, depsitos subterrneos profundosde areia e zonas profundas geopressurizadas.
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FONTES NO-RENOVVEISGS NATURAL35
FONTES NO-RENOVVEISGS NATURAL
O gs natural gera menos poluentes atmosfricos quandocomparado com outros combustveis fsseis.
O CO2 produzido por unidade de energia inferior aoutros combustveis. O custo de aproveitamento do gs baixo quando comparado com outras fontes, e seurendimento bastante alto.
um combustvel verstil e pode ser queimadoeficientemente em fornos, foges, aquecedores de gua,secadores, caldeiras, incineradores, aparelhos de ar-condicionado, refrigeradores, desumidificadores etc.
Em termos de gerao de eletricidade, podem serutilizadas turbinas a gs, operando como turbinas a jato.
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