aquecimento global e sistema energético sustentável (notas de aula)
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AQUECIMENTO GLOBAL E
SISTEMA ENERGÉTICO
SUSTENTÁVEL
(Notas de aula)
Engo. e Prof. FERNANDO ALCOFORADO
AQUECIMENTO GLOBAL OU
EFEITO ESTUFA
• O efeito estufa se deve ao aumento da concentração de poluentes na atmosfera
• A Terra recebe radiação emitida pelo Sol e devolve grande parte dela para o espaço através de radiação de calor
AQUECIMENTO GLOBAL E
EFEITO ESTUFA
AQUECIMENTO GLOBAL OU
EFEITO ESTUFA• Os gases responsáveis pelo efeito estufa
(vapor d´água, dióxido de carbono, ozônio,
CFC´s) absorvem parte da radiação
infravermelha emitida pela superfície da
Terra e irradiam por sua vez a energia
absorvida de volta para a superfície.
• Como resultado, a superfície recebe quase o
dobro de energia da atmosfera do que a que
recebe do Sol e a superfície fica cerca de
30ºC mais quente do que estaria sem a
presença dos gases «de estufa».
AQUECIMENTO GLOBAL OU
EFEITO ESTUFA• O crescente aquecimento de estufa é, em grande medida,
provocado pelo aprisionamento da radiação solar que entra
na atmosfera por meio de poluentes produzidos pelo
homem- especialmente o dióxido de carbono e o metano
• As conseqüências de um constante aumento do dióxido de
carbono atmosférico serão provavelmente catastróficas se
outros fatores moderadores não entrarem em cena
• Um desses fatores moderadores seria a absorção do
excesso de dióxido de carbono e de calor pelos oceanos.
Entretanto, a absorção do dióxido de carbono pelos
oceanos é lenta. Além disso, os oceanos só podem
processar 50% do dióxido de carbono gerado pelo homem
CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA
AO AQUECIMENTO GLOBALGás Fontes principais Contribuição para
o aquecimento
global (%)
Dióxido de carbono
(CO2)
Queima de
combustíveis
fósseis(~77%) e
desmatamento
(~23%)
55
Clorofluorcarbonos
(CFC) e gases
relacionados (HFC e
HCFC)
Diversos usos
industriais:
refrigeração, produtos
de espuma, solventes
24
Metano (CH4) Arrozais,fermentação
entérica e
escapamento de gás
15
Óxido Nitroso (N2O) Queima de
biomassa,uso de
fertilizantes e de
combustíveis fósseis
6
CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA
AO AQUECIMENTO GLOBAL
A CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA AO AQUECIMENTO GLOBAL
55%
24%
15%
6%
CO2
CFC, HFC e HCFC
CH4
N2O
OS GASES-ESTUFA E SUA
CONTRIBUIÇÃO AO AQUECIMENTO
GLOBAL DE 1880 A 1980
Gases Contribuição (%)
Dióxido de carbono 66
Metano 15
CFC-11 e CFC-12 8
Óxido nitroso 3
Diversos 8
OS GASES-ESTUFA E SUA
CONTRIBUIÇÃO AO AQUECIMENTO
GLOBAL DE 1880 A 1980
OS GASES-ESTUFA E SUA CONTRIBUIÇÃO AO AQUECIMENTO GLOBAL- 1880/ 1980
66%
15%
8%
3%
8%
Dióxido de carbono
Metano
CFC-11 e CFC-12
Óxido nitroso
Diversos
EVOLUÇÃO DA TEMPERATURA
MÉDIA DO PLANETA
VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DA
TERRA DE 1860 A 2004
EVIDÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL
• A principal evidência do aquecimento global vem das medições de temperatura de estações meteorológicas em todo o globo desde 1860. Os dados mostram que o aumento médio da temperatura foi de 0.6 ± 0.2 ºC durante o século XX. Os maiores aumentos foram em dois períodos: 1910 a 1945 e 1976 a 2000
• É muito provável que os continentes tenham aquecido mais do que os oceanos. Alguns estudos parecem indicar que a variação em irradiação solar pode ter contribuído em cerca de 45–50% para o aquecimento global ocorrido entre 1900 e 2000
• Evidências secundárias são obtidas através da observação das variações da cobertura de neve das montanhas e de áreas geladas, do aumento do nível global dos mares, do aumento das precipitações, da cobertura de nuvens, do El Niño e outros eventos extremos de mau tempo durante o Século XX
EVIDÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL
• Dados de satélite mostram uma diminuição de 10% na área que é coberta por neve desde os anos 1960. A área da cobertura de gelo no hemisfério norte na primavera e verão também diminuiu em cerca de 10% a 15% desde 1950 e houve retração dos glaciares e da cobertura de neve das montanhas em regiões não polares durante todo o século XX
• Estudos divulgados em Abril de 2004 demonstram que a maior intensidade das tempestades estava relacionada com o aumento da temperatura da superfície da faixa tropical do Atlântico. Esses fatores teriam sido responsáveis, em grande parte, pela violenta temporada de furacões registrada recentemente nos Estados Unidos, México e países do Caribe
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO
GLOBAL
• 2 a 4,5 °C. De acordo com estimativas feitas pelo IPCC- Painel Intergovernamental de Mudança Climática da ONU, essa é a faixa de elevação que deve sofrer a temperatura média global até o final deste século. (A previsão foi revista em Setembro de 2006. Anteriormente, a gama prevista era de 1,4 a 5,8 °C.)
• 2.000 quilômetros quadrados. Todo ano, áreas desse tamanho se transformam em deserto devido à falta de chuvas.
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO
GLOBAL
• 40% das árvores da Amazônia podem
desaparecer antes do final do século, caso a
temperatura suba de 2 a 3 graus.
• 2.000 metros. Foi o comprimento que a
geleira Gangotri (que tem agora 25 km), no
Himalaia, perdeu em 150 anos. E o ritmo
está acelerando.
• 750 bilhões de toneladas. É o total de CO2 na
atmosfera hoje.
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO
GLOBAL
• 2050. Cientistas calculam que, quando chegarmos a esse ano, milhões de pessoas que vivem em deltas de rios serão removidas, caso seja mantido o ritmo atual de aquecimento.
• A calota polar irá desaparecer por completo dentro de 100 anos, de acordo com estudos publicados pela National Sachetimes de Nova Iorque em julho de 2005. Isso irá provocar o fim das correntes marítimas no Oceano Atlântico, o que fará que o clima fique mais frio gerando a grande contradição de que aquecendo também esfria.
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO
GLOBAL• O clima ficará mais frio apenas no hemisfério
norte. Quanto ao resto do mundo a temperatura média subirá e os padrões de secas e chuvas serão alterados em todo o planeta.
• O aquecimento da Terra e também outros danos ao ambiente estão fazendo com que a seleção natural vá num ritmo 50 vezes mais rápido do que o registrado há 100 anos.
• De 9 a 58% das espécies em terra e no mar vão ser extintas nas próximas décadas, segundo diferentes hipóteses.
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO
GLOBAL
• Os exemplos de evidências secundárias
(diminuição da cobertura de gelo, aumento do
nível do mar, mudanças dos padrões climáticos)
são exemplos das conseqüências do aquecimento
global que podem influenciar não somente as
atividades humanas mas também os ecossistemas
• O aumento da temperatura global permite que um
ecossistema mude; algumas espécies podem ser
forçadas a sair dos seus habitats (possibilidade de
extinção) devido a mudanças nas condições
enquanto outras podem espalhar-se, invadindo
outros ecossistemas
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO
GLOBAL
• O efeito estufa contribuirá para diminuir aprecipitação atmosférica em algumas áreas doplaneta fazendo com que nelas ocorramtemperaturas mais elevadas e maior evaporação
• O fluxo dos rios poderá diminuir em 50% ou maispodendo alguns deles secarem completamente
• Importantes lençóis freáticos poderão ficarseriamente reduzidos, fazendo com que os poçosde irrigação sequem
• Várias áreas do globo terrestre poderão ficaralagadas por causa da superabundância deprecipitações, resultando em extensas inundações
CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL
• Uma outra grande preocupação é o aumento do nível do mar. O nível dos mares está aumentando em 0.01 a 0.025 metros por década o que pode fazer com que no futuro algumas ilhas de países insulares e cidades litorâneas fiquem debaixo d´água. O aquecimento global provoca subida dos mares principalmente por causa da expansão térmica da água dos oceanos
• O segundo fator mais importante é o derretimento de calotas polares e camadas de gelo sobre as montanhas, que são muito mais afetados pelas mudanças climáticas do que as camadas de gelo da Groenlândia e Antártica, que não se espera que contribuam significativamente para o aumento do nível do mar nas próximas décadas, por estarem em climas frios, com baixas taxas de precipitação e derretimento
• Alguns cientistas estão preocupados de que no futuro, a camada de gelo polar e os glaciares derretam significativamente. Se isso acontecer, poderá haver um aumento do nível das águas, em muitos metros
ELEVAÇÃO DO NÍVEL DOS
MARES
PRINCIPAIS CAUSAS DO
EFEITO-ESTUFA NA
ATMOSFERA
Fatores causadores do
efeito estufa
Contribuição (%)
Uso e produção de
energia
57
CFC 17
Práticas agrícolas 14
Desmatamento 9
Outras atividades
industriais
3
PRINCIPAIS CAUSAS DO
EFEITO-ESTUFA NA
ATMOSFERAPRINCIPAIS CAUSAS DO EFEITO ESTUFA NA ATMOSFERA
57%
17%
14%
9%
3%
Uso e produção de energia
CFC
Prát icas agrí colas
Desmat ament o
Out ras at ividades indust r iais
PARTICIPAÇÃO MUNDIAL
DAS FONTES DE ENERGIAFonte de Energia Participação (%)
1998 2010 2020
Petróleo 36 39 38
Carvão 24 28 29
Gás Natural 20 24 25
Renováveis 13 3 4
Nuclear 7 6 4
PARTICIPAÇÃO DAS
FONTES DE ENERGIA
RESTRIÇÕES AO MODELO
ENERGÉTICO ATUAL1. A disponibilidade de petróleo, cujas reservas atuais do mundo (2/3) estão
concentradas no Golfo Pérsico, impõe limites geográficos e políticos à suaexploração. Segundo o Informe Infra-estrutura do BNDES, no. 21, de abril de1998, entre os 12 maiores países em reservas provadas de óleo, 8 são da OPEP epossuem 74,4% das reservas mundiais. Regionalmente, as reservas mundiaisapresentam a seguinte distribuição:
• América do Norte (sem México)……3,2%
• América Latina…………………… 13,0%
• Europa……………………………. 1,9%
• Ex-URSS…………………………. 6,5%
• Oriente Médio……………………. 65,0%
• África……………………………… 6,4%
• Ásia & Pacífico……………………. 4,0%
2. Nada assegura que a “pax americana” estabelecida na região após a Guerra doGolfo e o acordo de paz entre os palestinos e israelenses prevaleçam no futuro. OOriente Médio continuará ainda por muitos anos como uma área politicamenteconturbada.
3. A necessidade de colocar limites à queima de combustíveis fósseis que, a cadaano, contribui para acrescentar toneladas de carbono na atmosfera agravando oefeito estufa, haja vista não ser provável surgir uma solução técnica para esteproblema.
CUSTOS DAS FONTES DE
ENERGIA (US$/MWh)FONTE DE ENERGIA
RENOVÁVEL
1980 1988 2000 2030
Eólica 32 8 5 3
Geotérmica 4 4 4 3
Solar fotovoltaica 339 30 10 4
Termosolar (Coletores com
gás)
24 8 6 -
Termosolar (Receptores
parabólicos centrais)
85 16 8 5
Biomassa 5 5 - -
CUSTOS DAS FONTES DE
ENERGIA RENOVÁVEL
CUSTOS DE PRODUÇÃO DE
ELETRICIDADE
• Energia eólica- se situa entre 50 e 95 US$/MWh, podendo
atingir US$ 30/MWh no ano 2030
• Energia fotovoltaica- se situa entre 500 e 1.160
US$/MWh, podendo alcançar US$ 40 MWh no ano 2030;
• Energia termossolar- se situa entre 220 e 730 US$/MWh,
podendo alcançar US$ 60/MWh no ano 2030
• Biomassa- se situa entre 45 e 105 US$/MWh podendo
alcançar US$ 50/MWh no ano 2030
• PCH- se situa atualmente entre 35 e 145 US$/MWh.
• Todos estes números foram calculados considerando-se
uma taxa de retorno de 15% ao ano e a vida útil de 20
anos.
O SISTEMA ENERGÉTICO
SUSTENTÁVEL• Deve operar com níveis muito inferiores de combustíveis fósseis e,
provavelmente, sem energia nuclear. O uso do carvão seria reduzido em90%.
• As energias renováveis (solar, eólica e biomassa) e a energia geotérmicadevem ocupar espaços cada vez maiores na matriz energética mundial.
• É necessário desenvolver grande esforço voltado para a eficiênciaenergética porque é pouco provável que as energias renováveis venham ase tornar mais baratas do que o petróleo tem sido.
• A eficiência energética deve ser aperfeiçoada cada vez mais. O mundoterá que produzir bens e serviços com um terço à metade da energia queutiliza atualmente.
• Existem tecnologias que permitem quadruplicar a eficiência dos sistemasde iluminação e duplicar a dos automóveis.
• O gás natural será o combustível fóssil predominante no futuro porqueproduz duas vezes mais energia por quilo de carbono liberado.
• Quadruplicar a produção de energia renovável é essencial para se obterum sistema de energia sustentável no futuro.
ESQUEMA DE PRODUÇÃO,
TRANSFORMAÇÃO E USO DA
ENERGIA
CONSUMO MUNDIAL DE ENERGIA E EMISSÃO DE CO2
PARA UM SISTEMA ENERGÉTICO SUSTENTÁVEL
Fonte de
Energia1989 2030
Energia
(Mtep)
CO2
(milhões de
ton.)
Energia
(Mtep)
CO2
(milhões de
ton.)
Petróleo 3.098 2.393 1.500 1.160
Carvão 2.231 2.396 240 430
Gás Natural 1.707 975 1.750 1.000
Renováveis 1.813 - 7.000 -
Nuclear 451 - 0 0
Total 9.300 5.764 10.490 2.590
CUSTO MÉDIO DE PRODUÇÃO, EM US$, POR KILOWATT INSTALADO
Energia NuclearUS$
10.000
Energia TérmicaUS$
5.000
Energia Hidráulica (micro usina)
US$ 1.600
Energia Hidráulica (mini usina)
US$ 800
Energia Hidráulica (grandes usinas)
US$ 400
CONSUMO MUNDIAL EM MILHÕES DE kWh (kilowatt hora)
1 Estados Unidos 2.900
2 Bloco da ex URSS 1.700
3 Japão 750
4 China 550
5 Canadá 500
6 Alemanha 500
7 França 400
8 Grã-Bretanha 350
9 Itália 200
10 Brasil 200
BRASIL- PARTICIPAÇÃO
DOS ENERGÉTICOS
PIB E ENERGIA FINAL NO
BRASIL
MAIORES CONSUMIDORES
DE ENERGIA NO BRASIL
1 Indústrias39%
2Uso Público e Transportes
19%
3 Residências16%
4 Setor Energético9%
5 Comércio e Serviços8%
6 Outros9%
FONTES DE ENERGIA NO BRASIL
1Hidráulicas(Produzidas em Usinas Hidrelétricas)
37%
2
Derivados do PetróleoGás Engarrafado (GLP)GasolinaQuerozeneÓleo DieselÓleo Combustível
32%
3 Carvão Vegetal e Lenha 9%
4 Bagaço de Cana 7%
5 Álcool 4%
6 Carvão Mineral 3%
7 Gás Natural 2%
8 Outras Fontes 6%
USINA TERMOELÉTRICA
USINA NUCLEAR
USINA HIDROELÉTRICA
USINA HIDROELÉTRICA
USINA EÓLICA
CÉLULAS DE COMBUSTIVEL-
ENERGIA DO FUTURO
APLICAÇÕES DA CÉLULA
COMBUSTIVEL
• Centrais elétricas estacionárias
• Veículos elétricos motorizados
• Equipamentos elétricos portáteis
A INSUSTENTABILIDADE DO MODELO
ATUAL DE DESENVOLVIMENTO
• Com o atual modelo de desenvolvimento dasociedade, não há como evitar a degradação domeio ambiente do planeta e a desintegraçãosocial que se prenuncia para o futuro dahumanidade.
• Para evitar a degradação do meio ambiente e adesintegração social, é imprescindível aimplementação do modelo de desenvolvimentosustentável que tem por objetivo atender asnecessidades atuais da população da Terra semcomprometer seus recursos naturais legando-ospara as gerações futuras.
A NECESSIDADE DE UM
CONTRATO SOCIAL PLANETÁRIO
• É preciso que se desenvolva entre os povos a noção de
patrimônio comum da humanidade (atmosfera, oceanos,
florestas, etc.) para cristalizar uma solidariedade planetária
com base na qual todos os homens assumam o
compromisso pela preservação e boa gestão dos recursos
da Terra
• A nova ordem mundial a ser edificada deve organizar não
apenas as relações entre os homens na face da Terra,
mas também suas relações com a natureza
• É preciso, portanto, que seja elaborado um novo contrato
social planetário que possibilite o desenvolvimento
econômico e social e o uso racional dos recursos da
natureza em benefício de toda a humanidade