Análise dos Métodos de obtenção de Energia e seus Impactos na Biosfera da Terra

Análise dos Métodos de obtenção

de Energia e seus Impactos na

Introdução

Uso da Energia na História

Contemporâneo

Meados do século XX até os dias de hoje

Pré-Industrial

Desde a era antiga até início da revolução industrial

Industrial

Período da revolução industrial até o começo do século XX

Potência Gerada pelos Métodos Pré-Industriais

Método de Geração Potência Gerada (kW) Cavalo Girando um Cabrestante 0.22 Roda d’água de 18 pés (5,49 m) 1.5 - 3.73 Moinho de Vento de Eixo Vertical 1.5 - 5.97 Moinho de Vento de Eixo Horizontal 4.47 - 10.44 Bomba Acionada por Rodas d’água

(Versailles)

Características dos Métodos Pré-Industriais

● Sujeitos às condições do tempo (Moinhos e Rodas d’Água); ● Alto uso de mão-de-obra humana e animal;

● Baixa capacidade de produção de energia; ● Baixo impacto ambiental.

Potência Gerada pelos Métodos Industriais

Método de geração Potência Gerada (kW)

Newcomen (1712) 2.22

Smeaton (1717) 20.13

Características dos Métodos Industriais

● Extensa utilização da máquina a vapor;

● Extensa utilização do carvão, seguido do petróleo e do gás natural; ● Maior capacidade de geração de energia;

● Alta produção de poluentes;

Cenário Atual

Consumo de Energia

● Consumo energético mundial crescente;

● 1920 - Consumo energético ~13.000TWh; ● 2020 - Consumo energético ~170.000TWh;

Fontes Energéticas

● Dados 2019

● Combustíveis fósseis ~ 80%

Fontes de Energia

As Principais Contribuintes da

Atualidade

Combustíveis

Fósseis

Funcionamento

● Queima realizada para gerar calor e trabalho;

Combustíveis

Fósseis

Funcionamento

● Queima realizada para gerar calor e trabalho;

Combustíveis

Fósseis

Vantagens

● Utilizado em larga escala e em diversas áreas;

● Indústria, cadeias de

distribuição e processo de geração bem estabelecidos; ● Fácil adaptabilidade para o

consumo de energia do grid elétrico.

Combustíveis Fósseis

● Usina George Lacerda, Tubarão, SC.

● Capacidade Geração: 649.9MW

Combustíveis

Fósseis

Combustíveis

Fósseis

Impactos Ambientais e

Desvantagens

● Geração de gases como o CO₂ e os NOx;

● Grandes impactos nos ambientes de extração; ● Encarecimento devido às

Combustíveis

Fósseis

Impactos Ambientais e

Desvantagens

Hidrelétricas

Funcionamento

● Conversão da energia cinética da água em energia elétrica através de turbinas

Hidrelétricas

Vantagem

● Conversão da energia cinética da água em energia elétrica através de turbinas

geradoras;

● Capacidade para geração de grandes quantidades de

energia;

● Energia geradas de forma limpa durante sua operação;

Hidrelétricas

Itaipu, Foz do Iguaçu, PR.

Hidrelétrica

Impactos Ambientais e

Desvantagens

● Alagamento de grandes áreas para formação do

reservatório;

● Liberação de CO₂ e gases

provenientes da fermentação da matéria orgânica;

● A mercê das condições e efeitos do clima;

● Difícil escalabilidade para atender à demanda em momentos de pico;

Hidrelétrica

Impactos Ambientais e

Desvantagens

Eólica

Funcionamento

● O vento faz as pás girarem, acionando o gerador e

Eólica

Vantagens

● Energia gerada de forma limpa;

● Baixo custo por kWh;

Eólica

● Parque Eólico de Campos Neutrais, Santa Vitória do Palmar e Chuí, RS;

● Capacidade geração: 583MW.

Eólica

Impactos Ambientais e

Desvantagens

● Necessidade de ambiente favorável à instalação; ● Suscetível às condições climáticas;

● Demanda grandes espaços para instalação;

● Geração de poluição sonora; ● Afeta aves migratórias.

Solar

Funcionamento

● Ao atingirem a placa, os fótons dos raios solares

interagem com os átomos de Silício, gerando uma corrente elétrica contínua.

Solar

Vantagens

● Baixo custo por kWh; ● Facilidade de instalação;

● Possibilidade para geração de energia em ambiente

Solar

● Usina Solar São Gonçalo, São Gonçalo da

Gurguéia, PI;

● Capacidade de Geração: 608MW.

Solar

Impactos Ambientais e

Desvantagens

● Baixa densidade de geração de energia (em relação ao espaço ocupado);

● Não gera energia durante a noite;

● Viabilidade depende da

posição geográfica (Latitude) e condições climáticas do local.

Biomassa -

Biocombustíveis

Vantagens

● Utilização de matéria

orgânica para queima direta ou produção de combustíveis para queima.

Biomassa -

Biocombustíveis

Vantagens

● Menor pegada de carbono que combustíveis fósseis; ● Versatilidade na utilização; ● Reaproveitamento de

material que seria descartado;

● Mais abundantes em locais de menor disponibilidade energética - Campo.

Biomassa -

Biocombustíveis

Impactos Ambientais e

Desvantagens

● Ocupação de áreas agricultáveis; ● Desmatamento; ● Emissão de gases; ● Impacto ambiental de

Nuclear

Funcionamento

● A fissão de elementos

radioativos aquece água, que movimenta uma turbina e produz eletrecidade.

Nuclear

Vantagens

● Escalável - Alta capacidade de produção;

● Alta densidade energética; ● Baixa pegada de carbono; ● Independência de recursos

Nuclear

● Usina Nuclear Angra 2 - Angra dos Reis - RJ;

● Capacidade geração: 1350MW.

Nuclear

Impactos Ambientais e

Desvantagens

● Não Renovável;

● Acidentes catastróficos;

● Lixo nuclear e contaminação; ● Proliferação de armas

Nuclear

Impactos Ambientais e

Desvantagens

Consequências do Modelo Atual

Quais impactos as matrizes

energéticas atuais já produzem.

Emissões Anuais de CO2

Mais de um terço dessas emissões é proveniente da produção de

eletricidade e

Variação da Temperatura Média Global

Já estamos cerca de 1 °C acima da temperatura pré-industrial.

Chuva Ácida

● Causa danos a monumentos e construções humanas; ● Impacta negativamente a vegetação na região em que

ocorre;

Novas Soluções

Possibilidades para o futuro da

geração de energia

Reatores Nucleares a Tório:

● Maior densidade energética:

○ 1 ton Tório ○ 200 ton Urânio

○ 3.500.000 ton de carvão

● Não é naturalmente físsil;

● Plantas novas e cara substituição de tecnologia; ● Mais seguro;

Outros Melhoramentos na Fissão Nuclear

● Pequenos reatores modulares (SMRs); ● Reatores Breeder;

● Aumenta a quantidade de combustível físsil; ● Combustível mais barato (não enriquecido); ● Reaproveitamento de combustível nuclear.

Melhoramentos - Solar

● Painéis de Bifaciais;

● Possibilita a colocação em superfícies verticais transparentes;

● Aproveita e energia refletida pelo solo e pelos outros painéis solares adjacentes;

Fusão Nuclear

● Atualmente em pesquisa (Reator TOKAMAK - ITER); ● Altos custos para desenvolvimento;

● Baixa emissão de poluentes; ● Alta eficiência;

E o Futuro?

Duas possibilidades:

Manter a alta utilização de combustíveis fósseis:

● Altas emissões de CO₂ e outros poluentes;

● Maiores consequências provenientes das mudanças climáticas;

● Crise energética - recursos energéticos finitos.

Substituir a matriz energética:

● Desenvolvimento de novos métodos de obtenção de energia;

● Diversificação dos métodos de geração de energia;

Brasil

Como ficam as terras do verde

e amarelo?

Como fica o Brasil?

● Alterações nos ciclos e regimes de chuvas:

○ Impacto nas safras do agronegócio;

○ Impacto na capacidade de geração das hidrelétricas;

● Problemas em regiões costeiras devido ao “avanço do mar”;

● Aumento da ocorrência de desastres naturais: Tufões, enchentes e semelhantes - Falta de infraestrutura.

Espiral da morte (Cláudio Angelo) - Cap. 2 - É tudo culpa sua

“A noção de que um agente tão insignificante quanto a humanidade seja capaz de um feito tão grandioso quanto alterar o funcionamento do clima da Terra ainda é difícil de assimilar para muita gente. Afinal, como lembrou o oceanógrafo americano David Archer, a própria ciência tem dado golpe após golpe no egocentrismo característico do Homo sapiens [...]

se a Torre Eiffel representasse a história da Terra, o tempo de presença da humanidade no planeta equivaleria à casquinha de tinta do pináculo da torre. O tempo que tivemos para operar tal mudança na máquina climática, derretendo geleiras e elevando o nível dos oceanos, foi mais curto ainda: a queima de combustíveis fósseis, apontada como o principal fator responsável pelo aquecimento global, começou por volta de 1750. Isso equivale a mais ou menos 0,1% do nosso tempo de vida no planeta. Ou, para seguir na analogia de Mark Twain, 0,1% da espessura da casquinha de tinta do pináculo da Torre Eiffel. À primeira vista, esses recém-chegados jamais poderiam ter algum impacto em algo tão antigo e imenso. Não é difícil, diante disso, imaginar o ceticismo com o qual o engenheiro britânico Guy Stewart Callendar (1898-1964) foi recebido por seus pares em 1938, quando afirmou que os seres humanos já eram agentes climáticos perceptíveis.”

Referências

● https://www.eletronuclear.gov.br/Nossas-Atividades/Paginas/Angra-2.aspx ● https://www.machinedesign.com/learning-resources/whats-the-difference-between/article/21832119/ whats-the-difference-between-thorium-and-uranium-nuclear-reactors ● https://energyeducation.ca/encyclopedia/Breeder_reactor ● https://www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2018/06/RITR-WEB-version-FINAL.pdf ● https://www.lazard.com/media/451419/lazards-levelized-cost-of-energy-version-140.pdf ● https://www.carbonbrief.org/analysis-why-scientists-think-100-of-global-warming-is-due-to-humans ● https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050

● Vaclav Smil (2017). Energy Transitions: Global and National Perspectives. & BP Statistical Review of World Energy.

● Canal Kurzgesagt - https://www.youtube.com/channel/UCsXVk37bltHxD1rDPwtNM8Q

● Canal Veritassium - https://www.youtube.com/channel/UCHnyfMqiRRG1u-2MsSQLbXA

● Canal Practical Engineering -

https://www.youtube.com/watch?v=08mwXICY4JM&ab_channel=PracticalEngineering ● Angelo, Cláudio - A Espiral da Morte; Como a humanidade alterou a máquina do clima. ● https://ourworldindata.org/