ENERGIA ELÉTRICA

Como a curso (engrenharia elétrica), e a matéria (circuitos elétricos) estão voltados para engenharia elétrica, daremos um maior foco para este tipo de energia descrevendo revendo o mercado e demando da energia elétrica, e as forma de se gerar energia elétrica.

O setor elétrico no Brasil 

As características físicas e geográficas do Brasil foram determinantes para a implantação de um parque gerador de energia elétrica de base predominantemente hidráulica. Nosso sistema hidrelétrico foi planejado entre 1951 e 1956, dando sustentação ao forte impulso do País rumo à industrialização e ao desenvolvimento. Hoje, o Brasil dispõe de um dos maiores parques hidrelétricos do mundo, respondendo por quase 90% do total de energia elétrica gerada internamente.

Isso, no entanto, não significa que podemos ficar tranquilos. Nos últimos 40 anos, a população brasileira mais que triplicou, e a demanda por energia elétrica cresceu de forma exponencial. Para garantir o fornecimento de eletricidade à população, ao parque industrial e comercial, o País investiu na construção de uma  das maiores  usinas do planeta, a Hidrelétrica de Itaipu.

Mesmo assim, em meados dos anos 90, o sistema hidrelétrico começou a não acompanhar o crescimento da demanda, em função do decréscimo de investimentos. Os excedentes de água que davam garantias de abastecimento para os cinco anos seguintes passaram a ser consumidos sem a compensação proporcional que deveria ser assegurada pelos períodos chuvosos(alvo que esta acontecendo nos dias de hoje especialmente em SP).

Nosso consumo de eletricidade tem crescido a uma média de 3% ao ano. A atividade industrial é a que mais consome energia – 46% do total gerado no País. Em seguida vem o setor residencial, com 23%, e o comercial, com 14%.Na última década, o consumo disparou em todos os setores. O comércio não apenas ganhou novos estabelecimentos

com alto padrão de consumo (shopping centers, hipermercados) como dinamizou suas atividades com a ampliação do horário de funcionamento. consumo residencial também não pára de subir. Isso se deve não apenas ao aumento da população, mas também à crescente incorporação de novos aparelhos e equipamentos eletroeletrônicos.

    

A geração de energia e o impacto ambiental

Existem vários meios de produzir energia elétrica, cada qual com suas vantagens e desvantagens econômicas e ambientais. Pode-se produzir eletricidade a partir de fontes renováveis ou não renováveis.

As fontes renováveis são aquelas que não se esgotam. Algumas delas são fontes permanentes e contínuas – como o Sol, o vento, a água e o calor da terra – outras podem se renovar – como a biomassa.

Ao contrário, as fontes de energia não renováveis, como o petróleo, o carvão mineral, o gás natural e o urânio (usado nas usinas nucleares), tendem a se esgotar. São reservas formadas durante milhões de anos a partir da decomposição natural de matéria orgânica, não podendo ser repostas pela ação do homem.

As formas mais limpas de produção de eletricidade estão associadas ao uso de fontes de energia renováveis.

A formação das bases energéticas dos países sempre resultou de considerações econômicas, como a disponibilidade de recursos naturais e viabilidade de exploração. No caso do Brasil, por exemplo, a abundância de recursos hídricos foi fundamental para a formação de um sistema predominantemente hidráulico.

Nos últimos anos, a questão ambiental vem ganhando relevância no planejamento energético dos países. Só para citar um exemplo, os riscos ambientais levaram a Alemanha a estabelecer um plano de desativação de todo o seu sistema energético nuclear. A seguir, você vai conhecer as principais fontes de energia e seus impactos sobre o meio ambiente.

Energia hidráulica

É a energia produzida a partir de uma fonte contínua, nesse caso, o movimento da água. Nas usinas hidrelétricas, a força da queda de um grande volume de água represada é utilizada para movimentar turbinas que acionam um gerador elétrico. A construção de usinas hidrelétricas geralmente exige a formação de grandes reservatórios de água. Para isso, normalmente é preciso inundar uma vasta área de terra, o que provoca profundas alterações no ecossistema, já que a fauna e a flora locais são completamente destruídas. Dependendo do tipo de relevo e da região onde se encontra o empreendimento, as hidrelétricas podem também ocasionar o alagamento de terras e o deslocamento de populações ribeirinhas.

Outro tipo de usina hidrelétrica é a usina de fio d’água, que opera sem a necessidade de grandes reservatórios.

Até bem pouco tempo defendia-se que a hidreletricidade era uma forma de energia não poluente. Hoje se sabe que a decomposição da vegetação submersa dá origem a gases como o metano, o gás carbônico e o óxido nitroso, que causam mudanças no clima da terra. 

É importante ressaltar que nas emissões de CO2 (gás carbônico) e CH4(metano) de uma barragem existe responsabilidade natural (carga orgânica transportada pelos afluentes da barragem, que naturalmente se decompõem, emitindo CO2 e CH4) e antrópica (de interferência humana). 

No caso da responsabilidade antrópica, há as emissões provenientes do esgoto doméstico despejado no reservatório, além das emissões decorrentes da biomassa inundada pela barragem da hidrelétrica. Mesmo assim, geralmente as usinas hidrelétricas são menos prejudiciais do que as termelétricas, que emitem outros gases tóxicos, como o dióxido de enxofre e de nitrogênio, além de material particulado (poeira e fumaça resultantes da queima de combustíveis fósseis, especialmente das termelétricas movidas a óleo combustível), prejudiciais à saúde.

Energia termelétrica

A energia térmica ou calorífica é o resultado da combustão de diversos materiais, como carvão, petróleo, gás natural, todas fontes não renováveis, e biomassa (lenha, bagaço de cana etc.), que é uma fonte renovável. Ela pode ser convertida em energia mecânica e eletricidade, por meio de equipamentos como a caldeira a vapor e as turbinas a gás. Após a produção de eletricidade, o calor rejeitado pode ainda ser aproveitado em outros processos, principalmente na indústria. As usinas que produzem simultaneamente calor e eletricidade são chamadas de usinas de co-geração. Veja a seguir os combustíveis que podem movimentar as termelétricas.

• Gás natural: As reservas de gás natural formaram-se há milhões de anos a partir da sedimentação do plâncton. Sua combustão libera óxido de nitrogênio e também dióxido de carbono, embora este último em quantidades menores que o petróleo e o carvão.

• Petróleo: As termelétricas também podem operar a partir da queima de derivados de petróleo, que se formou durante milhões de anos pelas transformações químicas de materiais orgânicos, como os plânctons. Quando queimados, os derivados do petróleo(gasolina, óleo combustível, óleo diesel  e etc..) produzem gases contaminantes, como monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono, que poluem a atmosfera e contribuem para o aquecimento da Terra e para a formação de chuva ácida, entre outros efeitos nocivos.

• Carvão mineral: Outro combustível muito usado em termelétricas é o carvão mineral – que também se formou há milhões de anos a partir de plantas e animais. É o pior combustível não renovável, pois sua combustão emite grandes quantidades de óxidos de nitrogênio e enxofre, que provocam acidificação (chuva ácida), além de agravar doenças pulmonares, cardiovasculares e renais nas populações próximas. A queima do carvão também libera dióxido de carbono, que contribui para o aumento do efeito estufa.

Segundo os dados da Agência Internacional de Energia, até 1997, o carvão era a segunda principal fonte de energia mundial. Os mesmos dados apontam a China, os Estados Unidos e a Índia como os maiores produtores mundiais de carvão. Motivos econômicos e ambientais, que relacionam a queima desse combustível com a acidificação das chuvas e outros efeitos da poluição atmosférica, contribuíram para a redução de 5% no consumo durante a década de 90.

• Biomassa: A biomassa é matéria de origem orgânica que pode ser usada como combustível em usinas termelétricas, com a vantagem de ser uma fonte renovável. Um exemplo de biomassa é a lenha. Podemos dizer que a lenha é renovável somente quando o ritmo de extração está em equilíbrio com o de reflorestamento. Caso contrário, ela perde seu caráter de renovabilidade, colocando em risco a sobrevivência das florestas.

A produção de biomassa pode ocorrer pelo aproveitamento de lixo residencial e comercial, ou de resíduos de processos industriais, como serragem, bagaço de cana e cascas de árvores ou de arroz. A biomassa representa um grande potencial energético para o Brasil, que é tradicionalmente um grande produtor de cana-de-açúcar, uma matéria-prima que pode ser integralmente aproveitada. Além da produção de açúcar, a cana é amplamente utilizada para a produção de álcool combustível, uma alternativa que contribui para reduzir o consumo de combustíveis fósseis. Mais limpo que a gasolina e o diesel, principalmente quanto à emissão de monóxido de carbono e hidrocarbonetos, o álcool vem sendo empregado no Brasil desde 1974, quando foi implantado o Programa Nacional do Álcool. No final da década de 80, mais de 90% dos automóveis fabricados no País eram movidos

a álcool. Porém, devido a vários fatores, o Proálcool estagnou. Segundo a Anfavea, em 2003, 95% dos automóveis fabricados eram movidos à gasolina. Mas, atualmente, mesmo os automóveis movidos à gasolina poluem menos, pois recebem uma mistura de 25% de álcool para que seja reduzida a emissão de poluentes . Em 2003 surgiu no Brasil a primeira geração de veículos bi-combustível, que podem utilizar tanto álcool como gasolina. Como o preço do álcool é menor, a expectativa é de que os bi-combustíveis (flex fluel) se popularizem e o uso do álcool combustível volte a crescer.

Outro subproduto da cana é o bagaço resultante da produção de açúcar e álcool, que pode ser aproveitado nas usinas termelétricas para geração de energia. É um potencial enorme, pois a quantidade de bagaço produzida a cada safra representa 30% do volume da cana moída. Isso permite que as usinas de cana se tornem auto-suficientes em termos de energia, podendo mesmo vender a eletricidade excedente. Estima-se que o potencial da cana-de-açúcar seja equivalente à metade da produção gerada em Itaipu, o que a torna a principal biomassa energética do País.

Energia nuclear

É a energia liberada por uma reação denominada fissão nuclear – no reator nuclear, os núcleos dos átomos são bombardeados uns contra os outros, provocando o rompimento dos núcleos e a liberação de energia. Esse processo resulta em radiação e calor, que por sua vez transforma a água em vapor.

A pressão resultante é usada para produzir eletricidade. A matéria-prima empregada na produção de energia nuclear é o urânio, um metal pesado radioativo. Seu uso é muito questionado, tanto pelos problemas de contaminação resultantes da extração do urânio, como pelas dificuldades de depósito final dos dejetos radioativos. Além disso, assim como em outros tipos de usinas termelétricas, freqüentemente a água empregada nos sistemas de refrigeração, quando lançada nos corpos d’água, aumenta a temperatura e prejudica a biodiversidade local. No caso das usinas nucleares do Brasil, o rejeito de calor é lançado ao mar.

As usinas nucleares também estão sujeitas a acidentes, como aconteceu nas usinas de Three Miles Island, nos EUA, em 1979, e Chernobyl, na Ucrânia, em 1986 e recentemente no japão. O vazamento de radiação tem o poder de provocar alterações genéticas e câncer por várias gerações, além dos danos ambientais com conseqüências incalculáveis em longo prazo. Vários países da Europa foram afetados pelas conseqüências do vazamento radioativo de um reator em Chernobyl.

No Brasil existem duas usinas nucleares em operação (Angra 1 e 2), no município de Angra dos Reis, RJ. Uma terceira usina (Angra 3) teve sua construção paralisada. O sistema fornece apenas 1,3% do total gerado pelo sistema elétrico no País.os equipamentos empregados na Central Nuclear de Angra foi importada da Alemanha.

Energia Eólica

É a energia produzida a partir da força dos ventos. Nos aerogeradores, a força do vento é captada por hélices ligadas a uma turbina que aciona um gerador elétrico.

A energia eólica é abundante, renovável, limpa e disponível em muitos lugares. A utilização dessa fonte para geração de eletricidade, em escala comercial, começou nos anos 70, quando se acentuou a crise do petróleo no mundo. Os Estados Unidos e alguns países da Europa se interessaram pelo desenvolvimento de fontes alternativas para a produção de energia elétrica, buscando diminuir a dependência do petróleo e do carvão.

No Brasil, o potencial de aproveitamento da energia eólica é de 143.000 megawatts. Os Estados do Ceará e do Rio Grande do Norte apresentaram os potenciais mais promissores.

Considerando que as fontes alternativas ainda têm custos mais elevados do que as convencionais, em abril de 2002 o governo federal criou, pela Lei no 10.438, o Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), como objetivo de ampliar a inserção da fonte eólica, da biomassa e PCH (Pequenas Centrais Hidrelétricas) no sistema elétrico interligado, de uma forma sustentável.

Energia solar

O Sol é a fonte primária de energia e, também, de vida. Podemos dizer que o Sol é, em última análise, a fonte responsável pela maior parte da energia existente na superfície da Terra. A radiação eletromagnética do Sol propicia a produção de calor e potência. Assim, podemos obter dois tipos de energia solar: a térmica e a fotovoltaica.

• Energia solar térmica: a forma mais comum desse aproveitamento utiliza coletores solares que captam a energia do sol e a transferem para a água, dispensando ou reduzindo a necessidade de uso aquecedores e chuveiros elétricos.

• Energia solar fotovoltaica: a energia solar também pode ser coletada por meio de lâminas ou painéis chamados fotovoltaicos. Eles são recobertos com um material capaz de capturar a radiação solar e gerar energia elétrica. Essa energia pode ser utilizada diretamente ou armazenada em baterias para uso nos horários em que não haja sol. A energia solar não polui nem requer o uso de turbinas ou geradores, mas seu aproveitamento ainda tem custo elevado.

artigo usado como referencia originalmente  publicado em :

http://www.mma.gov.br/estruturas/sedr_proecotur/_publicacao/140_publicacao09062009030954.pdf