atps energias renováveis e alternativas
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UNIVERSIDADE ANHANGUERA
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPEVISIONADAS
NOME DO ALUNO MATRÍCULA- Daniel Abreu Campos 3233546888- Renato Maicon Neves da Silva 1099553179
Disciplina de Energias Renováveis e AlternativasProfessora: Elizabete
Período: 9º sérieTurno: Noite
Sala: 7
NITERÓI
2015
ENGENHARIA ELÉTRICA
Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 2 de 21TÍTULO:
ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO
SALA 7
SUMÀRIO
1. OBJETIVO 4
2. REFERÊNCIA E BIBLIOGRAFIA 43. CONCEITO E FUNDAMENTO DE FORÇA: 54. CONCEITO E FUNDAMENTO DE ENERGIA: 55. CONCEITO E FUNDAMENTO DE POTÊNCIA: 66. FONTES DE ENERGIA (RECURSO ENERGÉTICO) 67. ENERGIAS NÃO RENOVAVAM E SEUS TIPOS 77.1. ENERGIA A BASE DO CARVÃO 77.2. ENERGIA A BASE DO PETRÓLEO 87.3. ENERGIA A BASE DO GÁS NATURAL (GN) 97.4. ENERGIA NUCLEAR 98. ENERGIA RENOVÁVEIS E SEUS TIPOS 108.1. ENERGIA POR HIDRELÉTRICAS 108.2. ENERGIA SOLAR 108.3. ENERGIA EÓLICA 118.4. ENERGIA DE BIOMASSA 118.5. ENERGIA DAS ONDAS E DAS MARÉS 128.6. ENERGIA DAS ONDAS E DAS MARÉS 128.7. ENERGIA DO HIDROGÊNIO 139. RESERVA ENERGÉTICA DO BRASIL 139.1. O ÓLEO 149.2. O GÁS NATURAL 149.3. O CARVÃO MINERAL 149.4. O URÂNIO 1410. MATRIZ ENERGÉTICA DO BRASIL 1511. SISTEMAS DE CONVERSÃO DE ENERGIA 1611.1. COMBUSTÃO 1711.2. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 1711.3. PERMUTADOR 1811.4. MOTOR ELÉTRICO 1811.5. TURBINAS 19
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11.6. GRUPO DE GERADOR 1911.7. COGERAÇÃO 1911.8. TERMOELÉTRICA 2011.9. CENTRAL NUCLEAR 2012. Conclusão 21
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1. ObjetivoO objetivo deste trabalho é apresentar o conceito Força, Energia e Potência, bem
como apresentar as principais formas de energia existente, sendo classificas em renováveis ou não renováveis e destacando as que podem ser encontradas em nossa região. Também será feito uma citação sobre sistemas de conversão de energia.
2. Referência e Bibliografia
http://luznafisica.wikidot.com/leis-de-newton-conceito-de-forca
http://www.ageneal.pt/content01.asp?btreeid=00/01&treeid=00/01&newsid=7
http://www.portal-energia.com/fontes-de-energia/
HTTP://WWW.BRASILESCOLA.COM/GEOGRAFIA/FONTES-RENOVAVEIS-energia.htm
https://pt.wikipedia.org/wiki/energia_renov%c3%a1vel
https://pt.wikipedia.org/wiki/pol%c3%adtica_energ%c3%a9tica_do_brasil
https://pt.wikipedia.org/wiki/for%c3%a7a
https://drive.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sU3g0ZElRQmJtZnM/view
https://drive.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sM0NHZHZyVHhZMTg/view
https://drive.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sU3pkRUdhNXhOUkU/view
http://www.read-enerarea.com/acessibilidades/conversao.html
http://www.neoenergia.com/pages/o%20setor%20el%c3%a9trico/matrizenergetica.aspx
http://www.mundoeducacao.com/geografia/fontes-energia-brasil.htm
http://www.ceee.com.br/pportal/ceee/Component/Controller.aspx?CC=3324
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3. Conceito e Fundamento de Força:Força é um dos conceitos tratados na FÍSICA NEWTONIANA, é uma grandeza que
tem a capacidade de vencer a INÉRCIA de um corpo, alterando a velocidade ou deformação
a um corpo flexível.
Pelo fato da Força ser considerado um vetor, ou seja, tem dois elementos: a
magnitude e a DIREÇÃO.
A força aplicada sobre corpo fixo é chamada tensão MECÂNICA ou estresse
mecânico, um termo técnico para as influências que causam deformação da matéria.
Em geral costuma-se associar força a movimento, porém a pesar de correto essa
afirmação ela está incompleta. Forças podem ser exercidas sem que haja um movimento
visível. Um exemplo seria o estudo da isostática, que o objetivo maior é que os somatórios
das forças aplicadas na estrutura tendam a zero, não havendo assim um deslocamento, ao
menos visivelmente.
Além disso, a ideia de empurrar ou puxar está quase sempre associada a ideia de
contato. A atração gravitacional entre o Sol entre os planetas, por exemplo, é exercida a
milhões de quilômetros de distância.
Mas afinal qual é o significado físico da palavra força? Como mencionado acima,é
uma grandeza vetorial, da qual não se tem uma definição precisa, única, expressa em uma
frase montada. Existem expressões matemáticas provenientes de leis físicas que nos
permitem apontar a direção o sentido de um vetor força, calcular ou medir seu módulo e
definir a sua unidade de medida.
4. Conceito e Fundamento de Energia:No Século IV A.C., Aristóteles na sua obra Metafísica, descrevia energia como uma
realidade em movimento. Já na concepção moderna, energia corresponde ao conceito
desenvolvido juntamente com as leis da Termodinâmica que em meados do Século XIX é
utilizado para descrever uma gama variedade de fenômenos físicos. Uma definição comum,
que pode ser encontrada em muitos livros didáticos, afirma que “energia é a medida da
capacidade de efetuar trabalho”. A rigor, esta definição não está errada, no entanto encontra-
se incompleta e pode-se aplicar apenas a alguns tipos de energia, como a mecânica e a
elétrica, que, em princípio são “totalmente” conversíveis em outras formas de energia. Porém
esse modo de definir energia perde o sentido ao ser observado a forma de energia Calor,
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forma de energia que é parcialmente conversível em trabalho. Quando está à temperatura
pouco diferente à do ambiente, o calor pouco vale como trabalho. Desta forma a definição
acima não é completa.
Em 1872, Maxwell propôs uma definição que pode ser considerada mais coesa do
que a anterior. Marwell definiu como: “energia é aquilo que permite uma mudança na
configuração de um sistema, em oposição a uma força que resiste à esta mudança”.
Esta definição refere-se a mudanças de condições, do estado em um sistema.
As modificações de estado implicam em vencer resistências e é justamente a
energia que permite alcançar estas modificações de estado. Assim, para elevar um corpo a
uma certa altura, aquecer ou esfriar um material, transformar uma semente em planta, ler
este texto, enfim, qualquer processo que se associe a alguma mudança, implica em se ter
fluxos energéticos.
5. Conceito e Fundamento de Potência:O conceito de Potência está totalmente atrelado ao conceito de Energia, onde o para
se entender o conceito de Potência é imprescindível uma boa compreensão do conceito de
Energia.
Potência pode ser definida como: a velocidade na qual a energia é produzida ou
consumida. Por exemplo, motor elétrico de 5 KW funcionando durante dez horas consome a
mesma energia que um motor de 100 KW durante meia hora, mas permitem obter efeitos
muito diferentes.
Logo se entende que qualquer capacidade instalada pode atender qualquer
necessidade enérgica, desde que lhe seja dado tempo suficiente.
6. Fontes de Energia (Recurso Energético)
Pode-se afirmar que são reservas ou fluxos de energia disponíveis na Natureza e que
podem ser utilizados para suprir às necessidades da sociedade, podendo e que podem ser
classificadas essencialmente como recursos fósseis (Energia não renovável) ou como
recursos renováveis (Energia Renovável).
Para o casso dos recursos fósseis (não renováveis), referem-se aos estoques de
materiais que armazenam energia química, acumulada primariamente a partir da radiação
solar em épocas geológicas, como é o caso do petróleo, carvão mineral, xisto betuminoso,
turfa, gás natural (GN), bem como podendo acumular energia atômica na forma de material
físsil, por exemplo, o urânio e o tório.
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Enquanto as reservas fósseis são finitas e se diminuem à medida que são exploradas,
os recursos energéticos renováveis são dados por fluxos naturais, como a energia solar, a
energia hidráulica, a energia eólica, a energia das ondas do mar e a energia por queima de
biomassa, bem como nos fluxos energéticos dependentes do movimento do translação do
planeta, por exemplo, a energia talassomotriz, ou seja, associada à variação do nível das
marés e à energia geotérmica.
Deve-se ressaltar que a utilização de forma desenfreada e sem planejamento de
alguns potenciais energéticos renováveis pode ocasionar em seu fim, como por exemplo, o
que pode acontecer em reservatórios geotérmicos sobre explorados ou nos recursos de
biomassa, quando explorados além de sua taxa natural, ou seja, retirando mais recursos do
que o sistema do que ele pode repor. Assim, se uma reserva florestal for explorada acima de
sua taxa típica de renovação sustentável, esse recurso energético perderá seu caráter de
renovabilidade, colocando assim o sistema em caráter não renovável.
7. Energias Não Renovavam e seus tipos
Conforme já mencionado acima, as fontes de energia não renováveis são aquelas que
se encontram na natureza em quantidades limitadas e se acabam com a utilização. Uma vez
esgotadas, as reservas não podem se regenerar. As fontes de energia não renováveis são os
combustíveis fósseis (carvão, petróleo bruto e gás natural) e o urânio, que é a matéria-prima
necessária para obter a energia resultante dos processos de fissão ou fusão nuclear. As
fontes de energia fosseis e nucleares têm reservas finitas, uma vez que é necessário muito
tempo para as recompor, e a sua distribuição geográfica não é homogénea, ao contrário das
fontes renováveis.
As fontes de energia não renováveis também são denominadas como fontes de energia
convencionais, uma vez que o sistema energético atual assenta na utilização dos
combustíveis fósseis. São consideradas como energias sujas, já que sua utilização ocasiona
danos maios para o meio ambiente e para a sociedade, sendo eles: destruição de
ecossistemas, danos em bosques e aquíferos, doenças, redução da produtividade agrícola,
corrosão de edificações, monumentos e infraestruturas, deterioração da camada de ozono
(Efeito Estufa) ou chuva ácida.
Abaixo segue uma breve descrição sobre as formas de Energia Não Renovável:
7.1. Energia a Base do Carvão
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O carvão é um tipo de rocha orgânica com propriedades combustíveis, constituída em
maior parte por cadeias de carbono. A exploração nas jazidas de carvão é feita em mais de
50 países, o que demonstra a sua abundância na crosta terrestre. Esta situação implica para
que este combustível seja também o mais barato.
Inicialmente, o carvão era utilizado na maioria dos 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 usinas termelétricas. Refira-se que, 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, deixou de ser utilizado na indústria, com exceção da metalúrgica, e do sector
doméstico. Estima-se que, com o atual ritmo de consumo, as reservas disponíveis durem
apenas para os próximos 120 anos.
7.2. Energia a Base do Petróleo
O petróleo é um óleo mineral, constituído basicamente por hidrocarbonetos. O refino do
petróleo bruto (crude) consiste na sua separação em diversos componentes e permite obter
variados combustíveis e matérias-primas.
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
formando assim o GLP (Gás Liquefeito do Petróleo).
Um dos principais objetivos das refinarias é obtenção da maior quantidade possível de
gasolina. Esta é a fração mais utilizada do petróleo e, também, a mais rentável, tanto para a
indústria quanto para o Estado. Lembrando que maior parte dos transportes, a nível mundial,
dependem da gasolina, do jet-fuel (usado pelos aviões) e do gasóleo. Por esta razão, as
refinarias têm otimizado, 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 furação dos
poços;
Durante o transporte, o perigo advém da falta de confiabilidade dos meios
envolvidos, bem como, da utilização de infraestruturas obsoletas;
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Na refinação, o perigo de contaminação através dos resíduos das refinarias é
uma realidade e no momento da combustão, devido à emissão de gases com
efeito de estufa na atmosfera;
7.3. Energia a Base do Gás Natural (GN)
O gás natural (GN) é um combustível fóssil com origem 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, onde é extraído. A principal diferença
prende-se com a possibilidade de ser usado tal como é extraído na origem, sem necessidade
de refino.
Constituído por pequenas moléculas apenas com carbono e hidrogénio, o GN
apresenta uma combustão mais limpo comparado a 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 azoto), a combustão do gás natural apenas origina
dióxido de carbono e uma quantidade de óxidos de azoto muito inferior à que resulta da
combustão da gasolina.
7.4. Energia Nuclear
A energia nuclear é produzida a partir 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 bem limitada, como combustível e consiste na partição de um núcleo pesado
em dois núcleos de massa aproximadamente igual.
Ainda que a quantidade de energia produzida através 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.
A energia nuclear também pode ser produzida através do processo de fusão nuclear,
que por sua vez consiste na união de dois núcleos leves para formar outro de massa maior e
com menor conteúdo energético, através do qual também se liberam também grandes
quantidades de energia. Este processo envolve átomos leves, como os de deutério, trítio ou
hidrogénio, que são substâncias muito abundantes na natureza.
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O impacto ambiental resultante no processo de fusão é muito menor, quando
comparado com o da energia nuclear produzida por fissão. Atualmente, esta fonte de energia
encontra-se ainda numa fase experimental, já que a tecnologia ainda não conseguiu criar
reatores de fusão devido às altas temperaturas necessárias para levar a cabo o processo.
Enquanto não se encontrar uma forma segura de utilizar a energia nuclear e de
proceder ao tratamento eficiente e durável dos resíduos resultantes desta atividade, esta
continuará a ser encarada como um rico desaconselhável.
8. Energia Renováveis e seus tipos
As fontes de energia renováveis são aquelas em que a sua utilização e uso é
renovável, como citado já citado acima, e pode-se manter e ser aproveitado ao longo do
tempo sem possibilidade de esgotamento fonte.
Existem vários tipos de energias renováveis, com o constante desenvolvimento das
tecnologias e inovações, se descobrem novas formas de produção de energia elétrica.
Das diversas formas existentes de energia renovável iremos tratar apenas de algumas:
8.1. Energia Por Hidrelétricas
E a energia elétrica obtida da energia potencial gravitacional de água, contida em uma
represa elevada. A potência gerada é proporcional à altura da queda de água e à vazão do de
água.
O processo de geração consiste em transformar a energia potencial em energia
cinética. A transformação em energia elétrica se dá quando a agua passa por turbinas. A
energia liberada pela passagem dessa água move a turbina, que aciona um gerador elétrico.
A queda d' água pode ser natural,ou artificial, criada por uma barragem.
Como é necessária uma área de inundação no ambiente em que se instala uma usina
hidrelétrica, a sua construção é recomendada em áreas de planalto, onde o terreno é mais
íngreme e acidentado, pois rios de planície necessitam de mais espaço para represamento da
água, o que gera maior impacto ambiental.
Por um lado, as hidroelétricas trazem diversos prejuízos ambientais, não só pela
inundação das áreas naturais e desvio dos rios, como também pelo dióxido de carbono
emitido pela decomposição da matéria orgânica que forma-se nas áreas alagadas. Por outro
lado, ela é considerada uma forma eficiente de geração de eletricidade, além de ser menos
poluente, comparado asas termoelétricas movidas a combustíveis fósseis.
8.2. Energia Solar
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Consiste em aproveitar a radiação emitida pelo sol sobre a Terra. Portanto é considera
uma fonte de energia inesgotável e altamente potente, pois uma grande quantidade de
radiação é emitida sobre o planeta todos os dias. A sua principal questão não é a sua
disponibilidade na natureza, e sim as formas de aproveitá-la para a geração de eletricidade.
Existem basicamente duas formas de utilização da energia solar, a fotovoltaica, em que
placas fotovoltaicas convertem a radiação solar em energia elétrica, e a térmica, que aquece
a água e o ambiente, sendo utilizada em casas ou também em termoelétricas através da
conversão da água em vapor, nesta utilizada para movimentar as turbinas que acionam os
geradores.
Existem também dois componentes na radiação solar: radiação direta e radiação difusa.
A radiação direta é a que vem diretamente do Sol, sem reflexões ou refrações intermediárias.
A radiação difusa é emitida pelo céu durante o dia, graças aos diversos fenómenos
de REFLEXÃO e REFRAÇÃO da ATMOSFERA solar, nas NUVENS, e nos restantes
elementos da atmosfera terrestre. A RADIAÇÃO refletida direta pode ser concentrada e
utilizada. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa podem ser utilizadas.
A grande vantagem da energia solar é que ela permite a geração de energia, no
mesmo local onde haverá o consumo, através da INTEGRAÇÃO DA ARQUITETURA.
Assim, pode ser levada a sistemas de geração distribuída, quase eliminando quase que
completamente as perdas ligadas aos TRANSPORTES, que representam cerca de 40% do
total. Porém a sua desvantagem é de não poder ser usada à noite, a menos que se
tenham BATERIA, o que eleva o custo de implementação.
8.3. Energia Eólica
Baseasse no aproveitamento da força provenientes dos ventos para a produção de
energia. Sua importância vem crescendo na atualidade, pois, assim como a energia solar, ela
não emite poluentes na atmosfera. As usinas eólicas utilizam-se de grandes cata-ventos
instalados em áreas onde a movimentação das massas de ar é intensa e constante na maior
parte do ano. Os ventos giram as hélices, que, por sua vez, movem as turbinas, ativando os
geradores.
Embora essa fonte de energia seja bem eficiente e elogiada, ela apresenta algumas
limitações, como o caráter não totalmente constante dos ventos durante o ano, havendo
interrupções, e a dificuldade no armazenamento da energia produzida.
Umas das grandes vantagens é que as áreas utilizadas para a implantação dos
parques eólicos podem ser aproveitas para outros fiz em concomitância as atividades de
geração, podendo ser utilizadas, por exemplo, para agricultura.
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8.4. Energia de Biomassa
Baseia-se em toda e qualquer matéria orgânica que não seja fóssil. Assim, pode-se
utilizar esse material para a queima e produção de energia, por isso ela é considerada uma
fonte renovável, caso não seja explorada em taxa maior que a sua regeneração. Sua
importância está no aproveitamento de materiais que, em tese, seriam descartáveis, como
restos agrícolas (principalmente o bagaço da cana-de-açúcar), e também na possibilidade de
cultivo.
A biomassa é utilizada como fonte de eletricidade e também como biocombustível.
Existem três tipos de biomassa utilizados como fonte de energia:
Combustíveis sólidos: podemos citar a madeira, o carvão vegetal e os restos
orgânicos vegetais e animais.
Combustíveis líquidos: o etanol, o biodiesel e qualquer outro líquido obtido pela
transformação do material orgânico por processos químicos ou biológicos.
Combustíveis gasosos: aqueles que são obtidos pela transformação industrial
ou até natural de restos orgânicos, como o biogás e o gás metano coletados em
áreas de aterros sanitários.
8.5. Energia das Ondas e das Marés
É possível utilizar a movimentação da água do mar para a produção de eletricidade
tanto pelos movimentos das ondas quanto pela variação das MARÉS. No primeiro caso, a
movimentação das ondas em ambientes onde elas são mais intensas para a geração de
energia. Já no segundo caso, o funcionamento lembra o de uma hidrelétrica, pois cria-se uma
barragem que capta a água das marés durante as suas cheias, e essa água é liberada
quando as marés diminuem. Durante essa liberação, a água gira as turbinas que ativam os
geradores.
8.6. Energia das Ondas e das Marés
É possível utilizar a movimentação da água do mar para a produção de eletricidade
tanto pelos movimentos das ondas quanto pela variação das MARÉS. No primeiro caso, a
movimentação das ondas em ambientes onde elas são mais intensas para a geração de
energia. Já no segundo caso, o funcionamento lembra o de uma hidrelétrica, pois cria-se uma
barragem que capta a água das marés durante as suas cheias, e essa água é liberada
quando as marés diminuem. Durante essa liberação, a água gira as turbinas que ativam os
geradores.
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Esses fenômenos ocorrem devido à FORÇA GRAVITACIONAL entre a LUA,
a TERRA e o SOL, que causam as marés, ou seja, a diferença de altura média dos mares de
acordo com a posição relativa entre estes três ASTROS. Esta diferença de altura pode ser
explorada em locais estratégicos como os GOLFOS, BAÍAS e ESTUÁRIOS que
utilizam TURBINAS HIDRÁULICAS na circulação natural da água, junto com os mecanismos
de canalização e de depósito, para avançar sobre um eixo.
A energia das marés tem a qualidade de ser renovável, como fonte de energia primária
não está esgotada pela sua exploração e, é limpa, uma vez que, na transformação de energia
não produz POLUENTES derivados na fase operacional. No entanto, a relação entre a
quantidade de energia que pode ser obtida com os atuais meios econômicos e os custos e
o IMPACTO AMBIENTAL da instalação de dispositivos para o seu processo impediram uma
notável proliferação deste tipo de energia.
Outras formas de extrair energia a partir das ondas oceânicas são, a energia produzida
pelo movimento das ondas do oceano e de energia devido ao gradiente térmico, que faz uma
diferença de temperatura entre as águas superficiais e profundas do oceano.
8.7. Energia do Hidrogênio
É a energia que se obtém da combinação do HIDROGÊNIO com oxigênio
produzindo VAPORes de água e liberando ENERGIA que pode ser convertida
em ELETRICIDADE. Já existem alguns VEÍCULOS que são movidos a hidrogênio. Embora
não seja uma fonte primária de energia, o hidrogênio se constitui em uma forma conveniente
e flexível de transporte e uso final de energia, pois pode ser obtido de varias fontes
energéticas (GÁS NATURAL, PETRÓLEO, eletricidade, ENERGIA SOLAR) e sua
combustão não é poluente, além de ser uma fonte de energia barata.
O uso do hidrogênio como combustível vem avançando, havendo
diversos PROTÓTIPOS de carros nos países desenvolvidos que são movidos a hidrogênio,
que gera eletricidade, e descarregam água no ESCAPAMENTO. Estimasse que já na
próxima década existirão modelos comerciais de automóveis elétricos cujo combustível será o
hidrogênio líquido.
9. Reserva Energética do Brasil
O BRASIL é o 10º maior consumidor de energia no mundo e o maior na AMÉRICA DO
SUL e ao mesmo tempo, é um importante produtor de óleo e gás produzido na região e o
segundo maior produtor mundial do combustível ETANOL.
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As principais fontes de energia do Brasil, atualmente, são: energia hidroelétrica,
petróleo, carvão mineral e os biocombustíveis, além de algumas outras utilizadas em menor
escala, como gás natural e a energia nuclear.
9.1. O Óleo
O Brasil é o 15° maior produtor de petróleo no mundo. O monopólio do petróleo
pertencia a PETROBRAS até 1997.
Em 2006, o Brasil tinha 11,2 bilhões de barris (1,78 × 10^9 m²), a segunda maior
reserva provada de petróleo na América do Sul depois da Venezuela. A maioria das reservas
provadas estão localizados nas bacias de Campos e Santos, ao largo da costa sudeste do
Brasil. Em 2007, a Petrobras anunciou que acredita que o CAMPO PETROLÍFERO DE
TUPItem entre 5 e 8 bilhões de barris (1,3 × 10^9 m²) de óleo leve recuperável e os campos
vizinhos podem até conter ainda mais, o que poderia resultar no Brasil, se tornando um dos
os maiores produtores de petróleo do mundo.
TRANSPETRO, uma subsidiária da Petrobras, explora uma rede de transporte de
petróleo bruto. O sistema consiste de 6.000 km de dutos de petróleo, terminais de importação
costeiros e interiores de instalações de armazenamento.
9.2. O Gás Natural
No fim de 2005, as reservas provadas de gás natural no Brasil foram 306 x 10^9 m²,
como possíveis reservas deverão ser até 15 vezes maior. Até recentemente, o gás natural foi
produzido como um subproduto da indústria do petróleo. As principais reservas em uso estão
localizadas em bacias de Campos e Santos. Outras bacias de gás natural incluem Foz do
Amazonas, Ceará e Potiguar, Pernambuco e Paraíba, Sergipe / Alagoas, Espírito Santo e
Amazonas (terra).
9.3. O Carvão Mineral
O total de reservas de carvão mineral do Brasil é de cerca de 30 bilhões de toneladas,
mas os depósitos variam de acordo com a quantidade e qualidade. As reservas provadas
recuperáveis são de cerca de 10 bilhões de toneladas. Em 2004 o Brasil produziu 5,4 milhões
de toneladas de carvão, enquanto o consumo de carvão atingiu 21,9 milhões de toneladas.
Quase toda a de saída carvão do Brasil é o carvão a vapor, dos quais cerca de 85% é ateado
a fogo em centrais elétricas. As reservas de carvão estão localizadas principalmente nos
estados do RIO GRANDE DO SUL, SANTA CATARINA e PARANÁ.
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9.4. O Urânio
O Brasil tem a 6º maior reserva de urânio do mundo. Depósitos de urânio são
encontrados em oito estados do Brasil. As reservas provadas são de 162.000 toneladas. A
produção acumulada no final de 2002 foi inferior a 1.400 toneladas. O centro de produção
de POÇOS DE CALDAS, em MINAS GERAIS foi fechado em 1997 e foi substituído por uma
nova fábrica em Lagoa Real, na Bahia. Existe um plano para construir outro centro de
produção no Ceará.
10. Matriz Energética do Brasil
O Brasil tem mais de mil usinas hidrelétricas espalhadas por todo território nacional,
que juntas produzem 65% da energia do país. Um contraste em relação ao que acontece no
resto do mundo. As fontes renováveis participam em torno de 13% da matriz energética dos
países industrializados. O percentual cai para 6% entre as nações em desenvolvimento.
A adoção brasileira pelo modelo hidrelétrico se deve à existência de grandes rios de
planalto, que são alimentados por chuvas tropicais abundantes e constituem uma das
maiores reservas de água doce do mundo. Além disso, a energia hidrelétrica é, em geral,
mais barata no aspecto operacional e emite menos CO2 comparado as termelétricas.
Porém, os aproveitamentos hidráulicos para grandes e médias usinas sofrem impactos
significativos nos custos de transmissão por estarem localizados cada vez mais longe das
regiões de maio consumo. Além disso, devido aos impactos socioambientais, as usinas
hidrelétricas s sujeitas a restrições para obter o licenciamento ambiental.
Secundariamente na matriz energética brasileira vêm as usinas termelétricas, que
ganharam importância como complementação da matriz hidráulica, especialmente a partir do
final da década de 90. Há ainda um significativo percentual de energia importada formada,
principalmente pela energia correspondente à parcela paraguaia gerada em Itaipu.
As termelétricas também têm participação considerável na matriz energética brasileira,
representando 25% na geração. Apesar de tudo isso, 6% da energia elétrica nacional são
importados de países da América Latina, principalmente da parcela paraguaia da Usina
Hidrelétrica de Itaipu.
Atualmente, o Brasil opera 2.700 empreendimentos de geração de energia elétrica, com
capacidade instalada total de 128 MW. Nos próximos anos, devem ser inauguradas mais de
700 geradoras todo território nacional, com potência outorgada de 48 MW.
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11. Sistemas de Conversão de Energia
Energia é conservada, não se cria ou se perde apenas se transforma. Há certa
quantidade dela, e nunca será qualquer outra quantidade a mais, ou a menos. Quando se
fala, em relação ao mundo, que está “faltando energia”, o que elas realmente querem dizer é
que um determinado ‘tipo de energia’ está em falta. Boa parte do trabalho realizado pelo
mundo moderno é converter a energia química do carvão e óleo em energia cinética, em
outras formas de energia química, em energia térmica, e energia radiante (luz). O maior tento
lavrado pela tecnologia é exatamente este: proporcionar mais energia disponível aos seres
humanos.
Aqui está uma lista parcial dos diferentes tipos de energia, seguida de um simples
exemplo:
Cinética;
Potencial gravitacional;
Elástica;
Calor;
Química;
Radiante;
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Nuclear;
Elétrica;
Sonora;
Abaixo estão listadas algumas formas de conversão de energia e suas interações:
11.1. Combustão
A combustão foi seguramente o primeiro sistema de conversão energético utilizado pelo
Homem. A luz e calor resultante da combustão eram utilizados pelo Homem para se
aquecer, iluminar, cozinhar e, mais tarde, criar os primeiros artefatos.
A combustão não passa de uma reação química em que dois elementos (combustível e
comburente) se recombinam, resultando desse processo a libertação de calor. Como
produto da combustão obtém genericamente gases e resíduos sólidos.
Dependendo das condições em que ocorre a combustão, os produtos que dela
resultam são diferentes, pelo que as emissões gasosas, normalmente poluentes, dependem
em grande medida das condições de queima. Como atualmente, do ponto de vista
energético, a combustão é empregue para a obtenção de calor, as condições de queima
são normalmente ajustadas de forma a maximizar-se a temperatura de queima, de forma a
reduzir tanto quanto possível a emissão de gases poluentes.
A emissão de gases poluentes, varia em função do tipo de combustível utilizado e das
condições de queima (partindo do princípio que o comburente a utilizar é o ar).
11.2. Motor de combustão interna
Motores de combustão interna são dispositivos que transformam a energia contida num
combustível em energia mecânica. Para tal, recorre a dois sistemas de conversão de energia,
a combustão que origina a expansão da mistura combustível / comburente e a libertação de
calor, sendo que esta reação ocorre no interior de uma câmara de combustão, que por sua
vez tem a capacidade de converter essa expansão em energia mecânica. De uma forma
esquemática ocorre o seguinte:
É pouco eficiente do ponto de vista energético, uma vez que para além de
produzir energia mecânica, produz grandes quantidades de calor (que na maior
parte dos casos é simplesmente dissipado para o meio ambiente). Por outro
lado, a condição de operação da maior parte destes motores impede que a
queima de combustível seja completamente realizada, como resultado são
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libertadas para o meio ambiente quantidades apreciáveis de combustível por
queimar.
Genericamente, todos os elementos susceptíveis de entrar em combustão
poderão ser utilizados num motor de combustão interna, devendo, no entanto o
motor ser redesenhado de forma a tirar o máximo rendimento das capacidades
energéticas do combustível, reduzindo ao mínimo as quantidades de poluentes
emitidas.
Os motores de combustão interna, dada a sua portabilidade e capacidade
descentralizada de produzir energia, têm inúmeras aplicações das quais a mais
comum é a motorização de viaturas automóveis.
11.3. Permutador
Na realidade, não são sistemas de conversão de energia mas antes sistemas de
transferência energética, sendo normalmente utilizados para transferir (permutar) calor de um
sólido para um fluído e vice-versa, ou entre fluidos, como por exemplo o radiador de um
automóvel ou o dissipador de calor de um processador (CPU). Normalmente, estes sistemas
são utilizados para manter as condições térmicas de operacionalidade de um determinado
sistema e/ou para recuperar energia térmica que de outra forma se iria perder.
Por se tratar de um sistema de transferência energética e não de conversão, a sua
eficiência é muito elevada, sendo que a entropia gerada / poluição é muito reduzida, por
vezes quase desprezável.
11.4. Motor Elétrico
O motor elétrico é um dispositivo que quando alimentado por uma corrente elétrica,
produz um movimento de rotação com uma determinada potência.
Um gerador é um dispositivo com um princípio de funcionamento em tudo idêntico ao
do motor elétrico, mas que funciona de forma inversa, ou seja, quando acionado por um
movimento rotativo produz energia eléctrica.
Estes equipamentos para além da produção de energia eléctrica ou mecânica
(conforme se trate de um gerador ou de um motor) produzem apenas uma quantidade
relativamente reduzida de calor, pelo que têm rendimentos energéticos muito elevados.
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11.5. Turbinas
Basicamente, uma turbina é constituída por um eixo sobre o qual são aplicadas pás,
com o objetivo de realizar trocas de energia mecânica com fluidos, ou seja, por exemplo,
“capturar” a energia da água ou do ar em movimento.
Este tipo de máquinas são normalmente reversíveis, ou seja, uma máquina que
absorva a energia da água em movimento é também capaz de colocar água em movimento
se acionada pela correspondente energia de rotação.
Os recentes desenvolvimentos da aerodinâmica e da hidrodinâmica fazem com que
este tipo de máquinas assuma rendimentos muito elevados.
11.6. Grupo de Gerador
Um grupo de gerador é composto por um motor de combustão interna, acoplado a um
gerador elétrico.
Este sistema utiliza o motor para converter a energia do combustível (normalmente
diesel) em energia mecânica de rotação, que por sua vez é transformada pelo gerador em
energia eléctrica. Tendo por base um motor de combustão interna, este sistema acaba por ter
uma eficiência energética muito reduzida, a vantagem ser um sistema de produção de
energia altamente descentralizado e de poder assumir uma elevada portabilidade.
São muito utilizados em edifícios que necessitam de ininterruptibilidade no fornecimento
de energia elétrica, dispõem de sistemas de backup, para fornecer a necessária energia
elétrica em caso de falha da rede principal.
Em algumas situações, constituem ainda uma medida de racionalização dos consumos
energéticos. É por exemplo o caso de uma instalação fabril, que disponha de um
equipamento cujo funcionamento seja esporádico e que consuma muita energia elétrica, em
vez de assumir um contrato de fornecimento de energia muito dispendioso (derivado da
elevada potência contratada), é frequentemente preferível dispor de um grupo de gerador que
suprima esse pico de consumo e assumir um contrato de fornecimento de energia de
potência inferior.
11.7. Cogeração
Cogeração é um sistema idêntico ao grupo de gerador, mas com a particularidade de
dispor de um permutador de calor que permite aproveitar o calor que o grupo gerador
desperdiça.
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De referir que, de acordo com o ponto anterior, a cogeração apresenta uma eficiência
energética significativamente superior, resultante do aproveitamento do calor libertado. Este
calor pode ter inúmeras utilidades, nomeadamente, climatização, aquecimento de águas
sanitárias, utilização em processos industriais, etc.
11.8. Termoelétrica
As centrais termoeléctricas são grandes instalações de produção de energia elétrica
que tipicamente funcionam do seguinte modo: é queimado um combustível (fóssil ou
biomassa) e através da utilização de um permutador de calor é produzido vapor de água,
sendo este vapor por sua vez utilizado para acionar uma turbina que acoplada a um gerador
produz energia elétrica. Depois de perder parte da sua energia na turbina, o vapor, atravessa
um permutador de calor de forma a arrefecer e a retomar o estado líquido, após o que a água
é novamente bombeada para o permutador, que a irá transformar em vapor.
O bom funcionamento destas centrais depende em grande medida do arrefecimento do
vapor à saída da turbina de vapor. Existem basicamente duas técnicas para garantir a
libertação de grandes quantidades de calor. Uma das técnicas passa pela utilização de torres
de arrefecimento que transformam o calor libertado no condensador em vapor de água,
necessitando, para tal, de um abundante fornecimento de água.
A outra técnica passa por libertar o calor proveniente do condensador numa massa de
água suficientemente grande para absorver toda a energia térmica libertada.
Para além de libertarem quantidades significativas de poluentes resultante da queima
do combustível, estas centrais necessitam de grandes quantidades de água, podendo
inclusive assumir um impacte ambiental apreciável resultante do calor libertado, pelo que
estas centrais se localizam sempre nas imediações de cursos de água caudalosos ou na orla
costeira.
11.9. Central Nuclear
O esquema de funcionamento de uma central nuclear é idêntico a uma central
termoelétrica, diferindo apenas no combustível utilizado (urânio) e no reator nuclear que
substitui o queimador utilizado na central termoeléctrica.
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12. Conclusão
Deste modo pode-se observar-se que o Modelo OSI serviu e ainda é o padrão utilizado
por diversos protocolos de comunicações, sejam eles em redes “comerciais” ou industriais.
Utilizado como parâmetro desde os primeiros protocolos até o mais utilizado nos dias atuais.
Baseado também no modelo OSI pode-se notar que o Padrão Ethernet também vem
sendo adotado e substituindo os outros protocolos nas estações industriais devido a sua
flexibilidade e facilidade de utilização.
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