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Renováveis

Reciclagem e EEnnerrggiiaass Módulo I

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Introdução1
Unidade 3 - As Fontes de Energias Disponíveis2
3.1. As Energias Não-Renováveis4
3.2. Os combustíveis Fósseis4
3.2.1. O Carvão5
3.2.2. O Petróleo6
3.2.3. O Gás-Natural7
3.2.4. Energia Nuclear7
3.2.5. Como são formados e a Importância Econômica8
3.3. Os Desafios Brasileiros na Matriz Energética10
3.3.1. As Energias Renováveis e o Brasil1
Unidade 4 – As Fontes de Energias Renováveis12
4.1. A Energia Solar Fotovoltaica12
4.1.1. Por que Utilizar Energia Solar?12
4.1.2. Sistemas Fotovoltaicos Ligados com a Rede Pública13
4.2. A Energia Solar no Mundo13
4.2.1. Como Funciona o Aquecedor Solar13
4.3. A Energia Eólica16
4.3.1. Principais Tipos de Turbinas Eólicas18
4.3.2. Armazenamento de Energia Eólica20
4.3.3. O Futuro da Energia Eólica21
4.4.1. Impactos Ambientais da Biomassa24
4.5. A Energia das Ondas e das Marés25
4.5.1. A Energia das Ondas26
4.5.2. A Energia das Marés26
4.5.3. A Energia térmica dos Oceanos27
4.6. A Energia Hidrelétrica27
4.7. O Gerador de Energia Elétrica30
4.9. A Energia Geotérmica35
4.9.1. Rocha Quente e Seca36
4.9.2. Rocha Úmida Quente36
4.9.3. Vapor Seco37
4.9.4. Vantagens e Desvantagens da Energia Geotérmica37
4.10. Os Biocombustíveis38
4.10.1. Bioetanol38
4.10.2. Biodiesel40
4.10.3. Processo de Produção do Biodiesel41
4.10.4. Vantagens e Desvantagens do Biodiesel43
Conclusão do Curso4

Introdução

Desde o início do século X, o mundo tem sofrido com a exploração de seus recursos naturais, com a poluição da atmosfera e com a degradação do solo. O petróleo, por exemplo, considerado uma fonte tradicional de energia, foi tão continuamente extraído que seus poços já começam a se esgotar, pouco menos de 100 anos após o início de sua utilização efetiva. O carvão, um recurso ainda mais antigo, também é considerado esgotável. A energia nuclear, da mesma forma, nos alerta para o perigo dos resíduos radioativos. O uso das fontes tradicionais traça sua trajetória ao declínio, não só pela sua característica efêmera, mas porque é uma ameaça ao meio ambiente.

Na esteira da questão ecológica, as chamadas “fontes alternativas de energia” ganham um espaço cada vez maior. Essas fontes alternativas, além de não prejudicarem a natureza, são renováveis, e por isso perenes. Exemplos de fontes renováveis incluem a energia solar (painel solar, célula fotovoltaica), a energia eólica (turbina eólica, catavento), a energia hídrica (roda d’água, turbina aquática), a biomassa (matéria de origem vegetal), entre outras.

O Brasil já demonstrou, em foros internacionais, a sua intenção de aprimorar o uso de energias renováveis e diversificar as fontes de geração de energia. O compromisso reduz o risco de um novo déficit hidrológico, que geralmente leva à crise e ao racionamento, prejudicando o desenvolvimento do país.

Unidade 3 - As Fontes de Energias Disponíveis

As energias renováveis são provenientes de ciclos naturais de conversão da radiação solar, que é a fonte primária de quase toda energia disponível na terra. Por isso, são praticamente inesgotáveis e não alteram o balanço térmico do planeta. As formas ou manifestações mais conhecidas são: a energia solar, a energia eólica, a biomassa e a hidroenergia, mas há outras menos conhecidas também, como geotérmica, energia das marés, entre outras. As principais características por tipo são:

Energia Solar – energia da radiação solar direta, que pode ser aproveitada de várias formas por meio de diversos tipos de conversão, permitindo seu uso em aplicações térmicas em geral, obtenção de força motriz diversa, obtenção de eletricidade e de energia química.

Energia Eólica - energia cinética das massas de ar provocadas pelo aquecimento desigual na superfície do planeta. Além da radiação solar também têm participação na sua formação fenômenos geofísicos como: rotação da terra, marés atmosféricas e outros.

Os cata-ventos e embarcações a vela são formas bastantes antigas de seu aproveitamento. Os aerogeradores modernos de tecnologia recente têm se firmado como uma forte alternativa na composição da matriz energética de diversos países.

Biomassa - a energia química, produzida pelas plantas na forma de hidratos de carbono por meio da fotossíntese - processo que utiliza a radiação solar como fonte energética - é distribuída e armazenada nos corpos dos seres vivos em função da grande cadeia alimentar, onde a base primária são os vegetais. Plantas, animais e seus derivados são biomassa. Sua utilização como combustível pode ser feita das suas formas primárias ou derivados: madeira bruta, resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, álcool, óleos animal ou vegetal, gaseificação de madeira, biogás etc.

A Energia das Ondas e Marés - As ondas do mar possuem energia cinética devido ao movimento da água e energia potencial devido a sua altura. A energia elétrica pode ser obtida se for utilizado o movimento oscilatório das ondas. O aproveitamento é feito nos dois sentidos: na maré alta a água enche o reservatório, passando pela turbina e produzindo energia elétrica, na maré baixa a água esvazia o reservatório, passando novamente pela turbina, agora em sentido contrário ao do enchimento, e produzindo energia elétrica.

Hidrelétrica - energia cinética das massas de água dos rios, que fluem de altitudes elevadas para os mares e oceanos devido à força gravitacional. Este fluxo é alimentado em ciclo reverso graças à evaporação da água, a elevação e o transporte do vapor em forma de nuvens, naturalmente realizados pela radiação solar e pelos ventos. A fase se completa com a precipitação das chuvas nos locais de maior altitude. Sua utilização é bastante antiga e uma das formas mais primitiva é o monjolo e a roda d’ água. A hidroenergia também pode ser vista como forma de energia potencial; volume de água armazenada nas barragens rio acima. As grandes hidrelétricas se valem das barragens para compensar as variações sazonais do fluxo dos rios e, por meio do controle por comportas, permitir modulação da potência instantânea gerada nas turbinas.

Energia do Hidrogênio - A energia do hidrogênio é a energia que se obtém da combinação do hidrogênio com o oxigênio produzindo vapor de água e libertando energia que é convertida em eletricidade. Existem alguns veículos que são movidos a hidrogênio.

Geotérmica - A energia geotérmica é a energia do interior da Terra. A geotermia consiste no aproveitamento de águas quentes e vapores para a produção de eletricidade e calor. Parte do calor interno da Terra (5.0 °C) chega à crosta terrestre. Em algumas áreas do planeta, próximas à superfície, as águas subterrâneas podem atingir temperaturas de ebulição, e dessa forma, servir para impulsionar turbinas para eletricidade ou aquecimento. A energia geotérmica é aquela que pode ser obtida pelo homem utilizando o calor de dentro da terra.

Biocombustíveis - Biocombustível é qualquer combustível de origem biológica, desde que não seja de origem fóssil. É originado de mistura de uma ou mais plantas como: cana-de-açúcar, mamona, soja, cânhamo, canola, babaçu, lixo orgânico, dentre outros tipos.

3.1. As Energias Não-Renováveis

Tanto os combustíveis fósseis como os nucleares são considerados não renováveis, pois a capacidade de renovação é muito reduzida comparada com a utilização que deles fazemos. As reservas destas fontes energéticas serão esgotadas.

Atualmente as fontes de energias não renováveis são as mais utilizadas. Os combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás natural) são fortemente poluidores: libertando dióxido de carbono quando queimados, um gás que contribui para o aumento da temperatura da atmosfera; causando chuvas ácidas; poluindo solos e água.

3.2. Os combustíveis Fósseis

O Combustível fóssil ou combustível mineral é uma substância formada de compostos de carbono, usados como ou para alimentar a combustão.

Reconhecidamente, são usados como combustível, o carvão mineral, o petróleo e o gás natural.

A origem dos combustíveis fósseis, segundo a teoria biogênica, que ainda é a mais aceitável, sugere que outros tipos de substâncias oleaginosas extraídas da crosta terrestre como o petróleo, teriam origem comum ao carvão mineral já que o mesmo também é abundantemente encontrado soterrado em minas terrestres. Dessa associação explica-se que as outras substâncias usadas como combustível porem encontradas a níveis mais baixos (negativo), foram gerados em função desse efeito de fossilização de animais e plantas, provocado por sua vez pela ação de pressão e temperatura muito altas geradas há milhões de anos no processo de soterramento de outros tipos de material orgânico que por algum motivo não entraram na cadeia alimentar antes ou quando foram enterrados.

Esta teoria explica a existência de óleo sob a crosta da Terra, a biogênica afirma que o líquido natural constituído de hidrocarbonetos que se encontra preenchendo os poros de rochas sedimentares, aglutinados em depósitos muito extensos sob o manto terrestre, tem origem na função do processo de fossilização de animais e plantas, que há milhões de anos teriam sido soterrados e submetidos à ação de pressão e temperaturas muito altas geradas de material orgânico em decomposição sobre a superfície do planeta e que, com o tempo teriam se separado dos respectivos fósseis. Nesse caso a teoria ainda postula que os combustíveis fosseis (assim chamados) seriam inesgotáveis, já que contam com um grau de reposição variável e compatível com a matéria orgânica constante na superfície.

O carvão é uma rocha orgânica com propriedades combustíveis, constituída por carbono. A exploração de jazidas de carvão é feita em mais de 50 países, o que demonstra a sua abundância. Esta situação contribui, em grande parte, para que este combustível seja também o mais barato. Inicialmente, o carvão era utilizado em todos os processos industriais e, ao nível doméstico, em fornos, fogões, etc. Foi, inclusive o primeiro combustível fóssil a ser utilizado para a produção de energia elétrica nas centrais térmicas.

Em 1950, o carvão cobria 60% das necessidades energéticas mundiais, mas atualmente esta percentagem sofreu uma redução significativa. Nos dias de hoje, devido ao petróleo e seus derivados, o carvão deixou de ser utilizado na indústria, com exceção da metalúrgica, e do setor doméstico. Estima-se que, com o atual ritmo de consumo, as reservas disponíveis durem para os próximos 120 anos.

O principal problema da utilização do carvão prende-se com os poluentes resultantes da sua combustão. De fato, a sua queima, conduz à formação de cinzas, dióxido de carbono, dióxidos de enxofre e óxidos de azoto, em maiores quantidades do que os produzidos na combustão dos restantes combustíveis fósseis.

O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação do petróleo bruto que consiste na sua separação em diversos componentes e permite obter os mais variados combustíveis e matérias-primas.

As primeiras frações da refinação, ou seja, os primeiros produtos obtidos são os gases butano e o propano, que são separados e comercializados individualmente. No entanto, podem também ser misturados com o etano constituindo, assim, os gases de petróleo liquefeitos (GPL).

Um dos principais objetivos das refinarias é obter a maior quantidade possível de gasolina. Esta é a fração mais utilizada do petróleo e também, a mais rentável, tanto para a indústria de refinação como para o Estado. Todos os transportes, a nível mundial, dependem da gasolina, do jet fuel (usado pelos aviões) e do gasóleo. Por esta razão, as refinarias têm vindo a desenvolver, cada vez mais, os processos de transformação das frações mais pesadas do petróleo bruto em gasolina e gasóleo.

Estima-se que, com o atual ritmo de consumo, as reservas planetárias de petróleo se esgotem nos próximos 30 ou 40 anos.

Trata-se de um combustível muito nocivo para o ambiente em todas as fases do consumo:

• Durante a extração, devido à possibilidade de derrame no local da prospecção;

• Durante o transporte, o perigo advém da falta de viabilidade dos meios envolvidos, bem como, da utilização de infra-estruturas obsoletas;

• Na refinação, o perigo de contaminação por meio dos resíduos das refinarias é uma realidade e no momento da combustão, devido à emissão para a atmosfera de gases, com efeito, de estufa.

O gás natural é um combustível fóssil com origem muito semelhante à do petróleo bruto, ou seja, formou-se durante milhões de anos a partir dos sedimentos de animais e plantas. Tal como o petróleo, encontra-se em jazidas subterrâneas, de onde é extraído. A principal diferença prende-se com a possibilidade de ser usado tal como é extraído na origem, sem necessidade de refinação.

Atualmente, Portugal recebe o gás natural proveniente da Argélia por meio do gasoduto, junto às zonas de consumo, urbano e/ou industrial, o gás natural passa dos gasodutos para as redes de distribuição, que são instaladas, por baixo dos passeios ou das beiras das estradas, e assim chega até a casa dos consumidores.

Este gás é constituído por pequenas moléculas apenas com carbono e hidrogênio, o gás natural apresenta uma combustão mais limpa do que qualquer outro derivado do petróleo. Acresce também, que no que respeita à emissão de gases com efeito de estufa (dióxido de carbono, dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio), a combustão do gás natural apenas origina dióxido de carbono e uma quantidade de óxidos de nitrogênio muito inferior à que resulta da combustão da gasolina ou do fuelóleo.

3.2.4. Energia Nuclear

A energia nuclear é produzida por meio de reações de fissão ou fusão dos átomos, durante as quais são libertadas grandes quantidades de energia que podem ser utilizadas para produzir energia elétrica. A fissão nuclear utiliza o urânio, um mineral presente na Terra em quantidades finitas, como combustível e consiste na partição de um núcleo pesado em dois núcleos de massa aproximadamente igual. Ainda que a quantidade de energia produzida por meio da fissão nuclear seja significativa, este processo apresenta problemas de difícil resolução:

• Perigo de explosão nuclear e de fugas radioativas;

• Produção de resíduos radioativos; • Contaminação radioativa e Poluição térmica.

Em alternativa, a energia nuclear pode também ser produzida utilizando um processo de fusão nuclear, que consiste na união de dois núcleos leves para formar outro mais pesado e com menor conteúdo energético, assim, se libertam também grandes quantidades de energia. Este processo envolve átomos leves, como os de deutério e hidrogênio que são substâncias muito abundantes na natureza.

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