Energia Alternativa

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1. O que é energia alternativa?

A energia tem sido através da história a base do desenvolvimento das civilizações. Nos dias atuais são cada vez maiores as necessidades energéticas para a produção de alimentos, bens de consumo, bens de serviço e de produção, lazer e para promover os desenvolvimentos econômicos, sociais e culturais. É assim, evidente a importância da energia não só no contexto das grandes nações industrializadas, mas principalmente naquelas em via de desenvolvimento, cujas necessidades energéticas são ainda mais dramáticas e prementes.

A estagnação das fontes convencionais é promovida de certa forma pela saturação de produção energética das hidroelétricas, ocasionadas a principio pelo movimento migratório;

O termo energia alternativa não deriva apenas de uma alternativa eficiente, ele é sinônimo de uma energia limpa, pura, não poluente, a principio inesgotável e que pode ser

Energia Alternativa

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encontrada e utilizada em qualquer lugar, pela grande variedade dos tipos de energia.(êxodo rural), a ligação na maioria dos casos de redes clandestinas de energia, sobrecarregando dessa forma as linhas de distribuição e transformadores, gerando os não muito agradáveis “blecautes”.

2. Energia Solar

A energia solar é a energia eletromagnética proveniente do sol, o total de energia solar, esta incide na superfície da terra, no período de 1 ano, é superior a 10.000 vezes o consumo anual de energia bruta da humanidade. A energia solar pode ser captada por coletores solares, estes armazenam o calor pelo aquecimento de fluídos (líquidos ou gasosos), e depois usa-se o calor gerado para produzir energia, sendo assim, nada descartado, pois o fluído não necessita ser substituído.

A expectativa é que esta forma de geração de energia elétrica atinja níveis comparáveis ao consumo mundial em torno do ano 2010. Os sistemas são bastante duráveis e precisam de pouca manutenção. Os módulos fotovoltaicos normalmente têm garantia de 20 anos e vida útil estimada em 30 anos. Os dispositivos eletrônicos (inversor, controlador de carga) têm vida útil superior a 10 anos. As baterias são consideradas o ponto fraco do sistema, mas quando este é bem projetado as baterias têm vida útil de 4 a 5 anos (baterias de excelente qualidade poderão durar 7 anos).

As necessidades de manutenção são mínimas: os módulos fotovoltaicos são normalmente mantidos limpos pela ocorrência natural de chuva, mas em locais de muito pouca pluviosidade podem necessitar de limpeza periódica; as baterias necessitam de reposição periódica (6 meses em média) de água destilada.

País Potência Instalada (MW)
01 Japão 205,3
02 EUA 117,3
03 Alemanha 89,5
04 Austrália 25,3
05 Itália 18,5
06 Suíça 13,4
07 México 12,9
08 Holanda 9,2
09 França 9,1
10 Espanha 9,1

Maiores consumidores de energia solar fotovoltaica no mundo (dados de fins de 1999)

Em localidades remotas, que não contam com o fornecimento de energia elétrica através do sistema convencional ou em locais de difícil acesso à rede de energia, sistemas fotovoltaicos isolados podem ser utilizados. Nesta situação, a energia gerada pelos painéis deve ser parcialmente armazenada em bancos de baterias. A ideia aqui é que o excesso de energia elétrica gerada durante períodos de elevada irradiação solar ou de baixo consumo seja armazenada para utilização em períodos de baixa irradiação e durante a noite.

Para obter energia elétrica a partir do sol de forma indireta, constroem-se usinas em áreas de grande insolação (áreas desérticas, por exemplo), onde são instaladas centenas de espelhos côncavos (coletores solares) direcionados para um determinado local, que pode ser uma tubulação de aço inoxidável ou um compartimento contendo simplesmente ar, para gerar grande quantidade de calor, tendo assim um processo mais eficiente de geração de energia a partir do sol.

Nestes locais utilizam-se muito os painéis termo-receptores (possuem tubulação de metal sendo percorrida por água) para aquecimento doméstico da água, pois não necessita de energia e é um processo muito simples de montar. Também alguns protótipos de carros movidos à energia solar já rodam no Japão, na Alemanha e nos Estados Unidos, mas somente como experimentos a serem aperfeiçoados.

O Brasil se situa em segundo lugar, a nível mundial, quanto à energia solar incidente, e o Brasil foi o primeiro país do Terceiro Mundo a fabricar comercialmente a células fotovoltaicas, a partir do silício monocristalino, não se limitando à simples montagem dos painéis solares, evitando, assim, gastos com transporte e negociações de preço com países desenvolvidos. Para facilitar a disseminação dessa tecnologia no país, houve uma implantação de sistemas fotovoltaicos para gerar a energia necessária a estações de telecomunicações situadas em lugares remotos. Isto despertou o interesse de implantação de projetos análogos para o abastecimento de postos de saúde no Estado do Tocantins, e para a experimentação de centrais Elétrico-solares integradas pela CHESF (empresa de âmbito regional da Eletrobrás) e outras concessionárias do Nordeste.

3. Energia Eólica

A energia eólica é a energia cinética do ar em movimento (ventos), e é medida através de sensores de velocidade e direção do vento, denominados anemômetros, e captada através de turbinas eólicas.

De uma forma geral, grande parte do litoral brasileiro, em particular o da região Nordeste, apresenta velocidades de vento propícias ao aproveitamento da energia eólica em larga escala. No interior do país, em áreas montanhosas também se encontram diversos sítios propícios. A região Norte é a menos favorecida em relação à energia eólica.

Na prática, verifica-se que o recurso eólico apresenta variações temporais em várias ordens de grandeza como variações anuais (em função de alterações climáticas), variações sazonais (em função das diferentes estações do ano) e variações diárias (causadas pelo micro clima local), entre outras.

Aerogeradores, turbinas eólicas, geradores eólicos, máquinas eólicas e cata-ventos são os diversos nomes utilizados para as máquinas capazes de transformar a energia cinética dos ventos em energia mecânica ou em energia elétrica. O princípio de funcionamento baseia-se na conversão da energia cinética, que é resultante do movimento de rotação causado pela incidência do vento nas pás da máquina eólica. A energia eólica representa, hoje, o menor custo, entre todas as formas de geração de eletricidade e que seus custos encontram-se ainda em declínio.

A energia eólica, como energia cinética contida nas massas de ar, é proporcional ao quadrado da velocidade de vento, como não se possui intrinsecamente um meio de armazenar a energia cinética dos ventos, os sistemas eólicos agregam formas de estocagem da energia na sua forma de eletricidade, utilizando baterias de acumuladores (em sistemas de pequeno e médio porte) ou interligando-se com o sistema de energia elétrica convencional, em sistemas de grande porte.

3.1. Tipos de turbinas

Turbina eólica (três hélices): São as mais utilizadas, trata-se de um sistema com grandes palhetas auto-ajustáveis de acordo com a posição e velocidade do vento, composta de um gerador interno e um sistema de frenagem o qual controla a velocidade para que esta não venha a danificar o equipamento. Possuem modelos de geração de 1kw/10m até 500kw/50m de altura. São ótimas para médios e grandes sistemas de geração.

Turbina Darrileus: Sistemas formados por duas ou três lâminas torcidas em forma de arco, colocadas na vertical, ligando a base ao topo da turbina, e giram em torno do seu próprio eixo. São comuns em regiões da Europa.

Turbina Sarvonius: São no formato de duas conchas colocadas de lado uma da outra em posição contraria, e ligadas onde se encontram num eixo vertical, interligado em dois mancais rotativos. Também de pouco uso, mais utilizada em pequenos sistemas de medição anemográfica.

4. Biomassa

4.1. Biogás

O biodigestor é um sistema utilizado para a produção de gás natural (Metano – CH4), através de um processo anaeróbico na degradação de polímeros orgânicos derivados de matéria biodegradável, resíduos alimentícios, esgoto, substrato da cana-de-açúcar, vinhaça, esterco orgânico e demais materiais biodegradáveis. Em países europeus e asiáticos, por exemplo, desenvolve-se a técnica da produção de biogás na eliminação de resíduos de esgoto.

O sistema consiste de um Biodigestor, equipamento este feito em alvenaria e localizado a alguns metros abaixo da terra, possui uma câmpula por onde sai o gás, uma entrada de material e uma saída de emergentes, que na verdade é adubo químico de ótima qualidade. O gás produzido tem suas aplicações na iluminação, uso em fogões, geladeiras e motores de ciclo-otto.

Em geral elas são energias “limpas”, isto é, que não produzem poluição e nem se esgotam e, pelo contrário, até podem contribuir para eliminar parte da poluição devido ao uso produtivo que fazem de detritos.

4.2. Álcool

O álcool pode ser produzido a partir de várias plantas, tais como cana-de-açúcar, beterraba, cevada, batata, mandioca, girassol, eucalipto, etc. Como fonte de energia, pode ser utilizado para movimentar motores de veículos (álcool etílico: cana-de-açúcar; ou metanol: eucalipto) ou para produzir energia elétrica a partir da queima desse produto.

Como combustível para automóveis, o álcool tem a vantagem de ser uma fonte renovável e menos poluidora que a gasolina, além de no caso brasileiro, ter possibilitado o desenvolvimento de uma tecnologia 100% nacional. Apesar disso, a produção de álcool não supre a necessidade total de combustível dos veículos automotores.

4.3. Lenha e carvão vegetal

Sua importância diminuiu muito nos países industrializados em virtude de seu baixo poder calorífico e da devastação que causa nas florestas, entretanto, a lenha ainda tem sido utilizada na indústria, em substituição a derivados de petróleo como o óleo combustível, através do aperfeiçoamento da tecnologia de gaseificação da madeira. O carvão vegetal é obtido pela queima de madeira a uma temperatura superior a 400°C, deixando como resíduo um carvão que mantém a forma e a estrutura da madeira, e é constituído quase inteiramente de carbono.

O Brasil é o maior produtor e consumidor de carvão vegetal do mundo, sendo que 70% do carvão vegetal utilizado provém de árvores do cerrado, o que provoca um grande desmatamento. Apenas 30% é obtido por meio do cultivo de eucalipto.

Uma solução barata, e que pode trazer muitos benefícios do ponto de vista ecológico, é a produção de capim-elefante para uso de carvão vegetal, tendo como “fertilizante”, na plantação do capim, o esgoto que soluciona um problema ambiental: a poluição dos rios e mares pelo esgoto. Em termos de fibra seca, que é o que interessa para o carvão, a produtividade do capim é muito maior que a da árvore.

4.4. Óleos Vegetais

Extraídos da mamona, do babaçu, do dendê, da soja, do algodão, do girassol e do amendoim, os óleos vegetais constituem uma importante opção estratégica para a redução das importações de petróleo e óleo diesel do país. Hoje esta alternativa não é economicamente viável, devido a seus custos elevados frente ao preço atual do petróleo, com uma produção nacional de escala reduzida, exigindo até mesmo importações sazonais de óleos vegetais para o atendimento de mercados domésticos mais rentáveis.

O óleo vegetal, trata-se de uma opção de interesse estratégico, pois o óleo diesel, único derivado de petróleo sem substituto nacional adequado, é também o mais consumido no país, determinando o alto nível de importações de petróleo, além de ser importado diretamente do exterior, com chances de acidentes no transporte, e mais poluição nos mares, além da emissão de poluentes do navio.

A tecnologia ainda não está bem desenvolvida, e algumas instituições como o CETEC (Centro Tecnológico de Minas Gerais), efetuou, com sucesso, ensaios de emprego de óleos vegetais em motores comprovando a viabilidade tecnológica de seu uso para fins anergéticos.

5. Energia Nuclear

A fissão nuclear é feita através do bombardeamento dos átomos de urânio ou tório – matéria-prima altamente radioativa – por nêutrons, os núcleos dos átomos de urânio fragmentam-se, liberando enorme quantidade de energia. Os nêutrons dos átomos fragmentados, por sua vez, vão bombardear outros átomos, que também se quebram, e assim sucessivamente, numa reação em cadeia. Nas usinas atômicas, a fissão nuclear é provocada sob controle no reator atômico. A energia liberada na fissão produz calor, que vai aquecer uma certa quantidade de água, transformando-a em vapor; a pressão do vapor faz girar uma turbina, que aciona um gerador; este converte a energia mecânica proveniente da turbina em energia elétrica.

Atualmente os países desenvolvidos e também subdesenvolvidos industrializados ou em fase de industrialização investem maciçamente no desenvolvimento e no aprimoramento da tecnologia nuclear.

Os problemas de ordem econômica são que estas possuem, em média, uma duração de apenas 25 anos. Assim, considerando os elevados custos de sua instalação, do desenvolvimento de tecnologia e a pequena quantidade de energia que produzem pode-se questionar se elas são de fato uma boa alternativa energética.

Por conter elevada quantidade de radiação, o lixo atômico (resíduos que ficam no reator, local onde ocorre à queima do urânio para a fissão do átomo) tem que ser armazenado em recipientes metálicos protegidos por caixas de concreto, que posteriormente são lançados ao mar. A radiatividade aí permanece por milhares de anos.

Os acidentes são devidos à liberação de material radioativo de dentro do reator, ocasionado a contaminação do meio ambiente, provocando doenças, como o câncer. Isso não só das áreas próximas à usina, mas também de áreas distantes, pois ventos e nuvens radioativas carregam parte da radiação para áreas situadas a centenas de quilômetro de distância.

No final da década de 60, o governo brasileiro começou a definir o programa nuclear brasileiro, destinado a implantar no país a energia nuclear com o argumento de que por volta do ano 2000 começaria a faltar energia elétrica no país, devido ao esgotamento do potencial hidrelétrico. Em 1974 foi criada a Nucleobrás (Empresas Nucleares Brasileiras S.A.) que ficou responsável pela execução de usinas nucleares.

A usina Angra I, com uma potência de 626MW, começou a funcionar em 1981, mas em seguida foi paralisada por defeitos técnicos. Apenas no final de 1983 é que começou a funcionar, em forma de testes, e seu custo, que havia sido orçado em 300 milhões de dólares, já havia subido para 1,2 bilhão no final de 1983. Além das usinas de Angra II e Angra III, também localizadas na cidade de Angra dos Reis, ainda seriam instaladas duas usinas no litoral de São Paulo, entre Peruíbe e Iguape.

6. Energia do Hidrogênio

Pode ser obtido de diversas fontes energéticas (petróleo, gás natural, eletricidade, energia solar) e sua combustão é não poluente, o produto da combustão é água em forma de vapor d’água, não aparecendo gás carbônico ou o venenoso monóxido de carbono, além de ser uma fonte de energia barata.

Existem vários protótipos de carros nos países desenvolvidos que são movidos a hidrogênio, que gera eletricidade, e descarregam, como água em seus escapamentos. O Laboratório Nacional de Hidrogênio na UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas), pesquisou e desenvolveu tecnologicamente a produção, transporte, armazenamento e combustão do hidrogênio.

7. Energia Geotérmica

Energia geotérmica é o calor proveniente do interior do planeta. A principal vantagem deste tipo de energia é a escala de exploração, que pode ser adequada às necessidades, permitindo o seu desenvolvimento em etapas. Uma vez concluída a instalação, os seus custos de operação são baixos.

Já existem algumas dessas centrais encravadas em zonas de vulcanismo, onde a água quente e o vapor afloram à superfície ou se encontram em pequena profundidade. O calor das rochas subterrâneas que ficam próximas a vulcões já supre uma boa porcentagem, chegando a 30%, da energia elétrica consumida nas proximidades do “cinturão de fogo” do Pacífico (área onde ocorre o encontro de placas tectônicas e os terremotos e vulcões são freqüentes).

Alguns outros países, como a Islândia e a Nova Zelândia, aproveitam a energia geotérmica nas áreas onde surgem os gêiseres (normalmente áreas de vulcanismo moderno), que são fontes de água quente (com temperaturas às vezes superiores a 100 ºC): a água, ou o vapor de água, é expelida verticalmente e de forma intermitente, com intervalos que podem variar de horas até semanas.

8. Energia das Marés

Sistema de Maré-motriz é um sistema de geração de energia elétrica no qual se utiliza o movimento de fluxo das marés, que são uma conseqüência da atração que a lua e o sol exercem sobre a terra, para movimentar uma comporta, que está diretamente ligada a um sistema de conversão, proporcionando assim a geração de eletricidade. As marés servem para gerar eletricidade que é obtida a partir do movimento regular, a cada 12 horas de elevação (fluxo) e abaixamento (refluxo) do nível do mar.

Sistema de energia das ondas emprega um conjunto de bóias distantes uns poucos quilômetros da costa, em que se transforma o movimento superficial do mar em eletricidade, através de um tipo de equipamento que entra em contato com o fundo do mar. Calculou-se uma potência de 120 mil MW para a costa ocidental da Grã-Bretanha, mais que o atual consumo elétrico britânico. Não se indica prejuízos ambientais causados por tais instalações

9. Energia Mineral

9.1. Carvão Mineral

O carvão é bastante utilizado tanto para gerar energia elétrica em usinas termelétricas, também como matéria-prima para produzir aço nas siderúrgicas e obtenção do gás de uso doméstico.

O carvão mineral aparece em terrenos sedimentares, especialmente nos dos períodos Carbonífero e Permiano, da era Paleozóica. Existem diferentes tipos de carvão, os que têm maior porcentagem de carbono possuem melhor qualidade como fonte de energia. A turfa é que possui menor teor de carbono; a seguir vem a linhita, depois a hulha, que é o tipo mais abundante e mais consumido no mundo (por volta de 80% do total), e por fim o antracito, o mais puro (95% de carbono).

Calcula-se que as reservas mundiais sejam suficientes para mais de cem anos de consumo, contando com um aumento da procura em torno de 5% ao ano (porcentagem alta e pouco provável). Os recursos mundiais de carvão situam-se provavelmente entre 8 e 10 trilhões de toneladas. Grande parte desse minério estende-se em camadas finas ou profundas demais para serem exploradas.

9.2. Gás Natural

O gás natural é um hidrocarboneto encontrado associado ao petróleo e é constituído principalmente de metano, podendo conter etano. Ele oferece algumas vantagens em relação ao petróleo: é menos poluente, as reservas conhecidas podem durar cerca de 60 anos e estão distribuídas em diversos continentes. Além disso, o custo de geração de energia elétrica, utilizando-se o gás natural, é bem menor em relação a outras fontes.

9.3. Xisto Betuminoso

Denominam-se xisto betuminoso ou pirobetuminoso (piro = fogo) determinadas rochas ricas em betume. O nome pirobetuminoso provém do fato de sua obtenção resultar do aquecimento e separação da rocha, com o objetivo de isolar o betume. O aproveitamento econômico do xisto betuminoso consiste em separar o betume da rocha e produzir a partir dele petróleo sintetizado.

O Brasil possui grandes reservas de xisto pirobetuminoso, localizadas principalmente na formação Irati, área de terrenos sedimentares do período Permiano. As maiores concentrações desse minério estão no município de São Mateus do Sul (PR), onde foi instalada uma usina para processar o xisto. Mas existem inúmeras dificuldades técnicas e ocorrências de poluição a serem superadas.

A composição do xisto brasileiro é variável e, normalmente, o teor de óleo na rocha é inferior a 10%. Assim, cerca de 80 a 90% desse material teria de ser jogado fora após passar pelo aquecimento e separação do betume. Além do mais, o xisto contém de 2 a 3% de sulfeto de ferro, que dá origem a produtos gasosos poluentes, com posterior dissolução e produção de ácidos pelas águas das chuvas – a denominada “chuva ácida” -, pode causar grandes transtornos aos solos agrícolas da região.

10. Breve Histórico da Energia no Brasil

Ä 1883: cidade de Campos (RJ): primeira cidade do Brasil e da América do Sul a receber iluminação pública elétrica, através de uma Termelétrica acionadora de três dínamos com potência de 52KW, fornecendo energia para 39 lâmpadas de 2000 velas cada;

Ä 1889: Juiz de Fora (MG): no rio Paraibuna, a primeira usina Hidroelétrica para serviço de utilidade pública. Além de abastecer Juiz de Fora, fornecia eletricidade para uma fábrica de tecidos;

Ä 1889 E.D.: Exploração do potencial hidroelétrico;

Ä 1892: Utilização de pequeno potencial hidroelétrico em Ribeirão do inferno, afluente do rio Jequitinhonha em Diamantina (MG) fornecendo eletricidade para a mineração;

Ä Década de 70 (1970 E.D.): estudo de fontes alternativas de energia em decorrência da crise do petróleo (guerras entre Irã e Iraque);

Ä 1975: PROALCOOL (Programa Nacional do Álcool);

Ä 1976: Instalação de um biodigestor na granja do Torto, em Brasília;

Ä 1994/1995 – Projeto ELDORADO e PRODEEM (programa de desenvolvimento energético de estados e municípios).

Autora: Andrea Bacchi


Bibliografia

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Ä São Paulo. Secretaria de Economia e Planejamento. Seminário Alternativas de Desenvolvimento: Energia Solar. São Paulo. Sep. 1976

Ä Cometta, E. Energia Solar: Utilização e Empregos Práticos. Trad. Lima, N. P. São Paulo: Hemus. 1978

Ä Ometto, J. G. S. Álcool, Energia da Biomassa: Aspectos Tecnológicos e Econômicos da Produção. São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos, USP. 1993

Ä Myers III, D. O Debate Sobre Energia Nuclear: Questões Morais, Econômicas, Técnicas e Políticas. Trad. Cajado, O. M. São Paulo: Cultrix. 1980]

Ä Simpósio Nacional de Energia, Rio de Janeiro, 24/25 de Outubro, 1977. Energia Tecnologia e Desnvolvimento: Energia Elétrica e Nuclear. Petrópolis: Vozes 1978

Ä Redoschi, D. A. O Setor Elétrico no Brasil: Situação Atual e Perspectivas. São Paulo: FIESP/CIESP. 1987

Ä Couture, J. Energia: Perspectivas Globais: 1985 – 2000. Trad. Prado, L. C. São Paulo: CESP. 1979

Ä Centro da Memória da Eletricidade no Brasil. Panorama do Setor de Energia Elétrica no Brasil. Rio de Janeiro: Centro de Memória da Eletricidade no Brasil. 1988

Ä Vários Autores. Energia no Brasil. Cood. Goldemberg, J. São Paulo: Academia de Ciências do Estado de São Paulo. 1976

Ä Oliveira, R. J. A., Telles, R. V., Barbosa, V. A. M. http://www.terravista.pt/enseada/4804/principal.htm. Goiás: UFG.

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