UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSACENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO ENGENHARIA ELÉTRICAELT 422 – GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA

TRABALHO SOBRE FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA

Yuri Calil Loures de Oliveira - 53468Marcos Antonio do N. Nunes – 54156Marcos Felipe Santos Rabelo – 56183

Lucas Soares Monte-Mor – 56215André Loures Faria -

INTRODUÇÃO

Dizemos “fontes alternativas” em contraponto às fontes tradicionais, como os combustíveis fósseis (petróleo, gás e carvão mineral), a hidroeletricidade e a energia nuclear. Tendo em vista que ainda não se tem perspectiva de implementação no país de fontes energéticas alternativas como energia do hidrogênio, pilhas a combustível e magneto-hidrodinâmica.

Um dos principais motivos de estudo das fontes alternativas de energia, está no fato de que as fontes tradicionais estão se esgotando rapidamente e, além disso, contribuem de forma acentuada para os impactos ambientais, associados à poluição do ar, do solo e dos recursos hídricos. Por outro lado, as fontes alternativas de energia, além de altamente renováveis, produzem baixos impactos ambientais e são tidas como veículos importantes na busca do desenvolvimento sustentável, com a capacidade de atingir objetivos econômicos e sociais necessários ao reordenamento da forma como vivemos. Nesse sentido, as fontes alternativas de energia terão participação cada vez mais relevante na matriz energética mundial. Estimativas apontam que tais fontes devem contribuir com cerca de 10% da demanda total, no final da próxima década.

Na maioria dos países do mundo, o modelo energético, é baseado no consumo de combustíveis fósseis, ou seja, petróleo, gás natural e carvão.O principal problema deste modelo, é que os recursos não são renováveis, além de ocasionarem muitos danos ao meio ambiente, como a poluição atmosférica, causadora do efeito estufa.

A dependência de consumo de combustíveis fósseis para a produção de energia certamente afeta a vida na terra e compromete a qualidade ambiental, e continuará sendo desse jeito. Sendo assim, é necessário que o trabalho científico e tecnológico do mundo atual sejam dirigidos para produzir outros tipos de energia (que sejam menos poluidoras e que causem menos impactos ambientais, diferentemente do petróleo), as chamadas energias alternativas.

No Brasil (ao contrário da maioria dos países), a produção de energia é feita principalmente através de hidrelétricas, ou seja, de energia hidráulica, pois o país dispõe de grandes bacias hidrográficas. A energia produzida através de hidrelétricas é considerada limpa e renovável, ao contrário daquelas derivadas dos combustíveis de petróleo.

Todos nós sabemos das limitações dos recursos, diante disso foram criadas fontes alternativas como, sendo as principais exploradas neste trabalho: energia eólica, energia dos oceanos, energia solar, energia de biomassa, energia geotérmica e energia térmica dos oceanos.

Energia Eólica

O vento tem origem nas diferenças de pressão causadas pelo aquecimento diferencial da superfície terrestre, sendo influenciado por efeitos locais, como a orografia e a rugosidade do solo.

Energia eólica é obtida através do movimento do ar (vento). É uma abundante fonte de energia, limpa, renovável e podemos obter em qualquer lugar. Os moinhos captadores de vento foram inventados na Pérsia no século X. No começo era utilizado para bombear água para irrigação. O sistema dos moinhos não mudou em nada, pois ainda a hélice é atingida pelo vento, que logo entra em movimento gerando energia para um receptor.

Os ventos surgem através de variações de temperaturas entre a terra, água, das montanhas e das planícies. A quantidade de energia disponível no vento varia de acordo com as estações do ano e as horas do dia. As hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos moinhos porque são mais aerodinâmicas e eficientes, as hélices tem o formato de asas de aviões. A hélice pode ser vista como um motor a vento, cuja quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento depende:

Da quantidade de vento que passa pela hélice; Do diâmetro da hélice;Da dimensão do gerador;Do rendimento de todo o sistema.

Apesar de não queimar nada, ou qualquer tipo de grande impacto ambiental, mas as fazendas eólicas não são totalmente desprovidas. Por exemplo, alteram paisagens com suas torres e hélices e podem ameaçar pássaros se forem instaladas em rotas de migração, e ainda causam um pouco de ruído, não muito alto. E ainda podem causar interferências em televisões.O custo para manter um gerador eólico é muito elevado, no entanto o vento é uma fonte inesgotável de energia. Outro problema é em locais onde o vento não é constante, ou de intensidade fraca, obtêm-se pouca energia e quando ocorrem chuvas muito fortes há desperdício de energia

Seu aproveitamento ocorre através da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas (aerogeradores) para a geração de energia elétrica, ou através de cataventos e moinhos para trabalhos mecânicos, como bombeamento de água.

Geração de eletricidade: as primeiras tentativas surgiram no final do Século XIX, mas somente um século depois, com a crise do petróleo, é que houve interesse e investimentos suficientes para viabilizar o desenvolvimento e aplicação de equipamentos em escala comercial.

Recentes desenvolvimentos tecnológicos têm reduzido custos e melhorado o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos.

O Brasil produz e exporta equipamentos para usinas eólicas, mas elas ainda são pouco usadas. Aqui se destacam as Usinas do Camelinho (1MW, em MG), de Mucuripe (1,2MW) e da Prainha (10MW) no Ceará, e a de Fernando de Noronha em Pernambuco.

A seguir está indicado o mapa do Brasil, onde mostra as regiões com auto e baixo potencial de energia eólica.

Figura 1 - Potencial eólico do Brasil

Potencial eólico instalado:

Figura 2 - Potencial instalado

Abaixo será indicado o crescimento da potencia instalada até 2008 no Mundo.

Figura 3 - Evolução da potencia instalada

A seguir será indicada a evolução do tamanho e da potência dos aerogeradores.

Figura 4 - Evolução dos aerogeradores

Turbinas

Três HélicesSão 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/10metros até 500KW/ 50 metros de altura. Há aplicações em todo o mundo, no Brasil temos as chamadas fazendas eólicas nas regiões do Ceara, no Parque do Mucuripe que tem potência nominal de 1200KW - 3,8 milhões de KWh por ano, energia suficiente para abastecer uma cidade de 15000 habitantes com 3000 residências. São ótimas para médios e grandes sistemas de geração.

Figura 5 - Aerogeradores três hélices

DarrileusSistema formado por duas 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 comumente usadas em regiões da Europa.

Figura 6 - Turbina Darrileus

SarvoniusSão 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 anemografica.

Figura 7 - Turbina Sarvonius

Fazendas Eólicas

Figura 8 - Fazenda eólica

Aspectos sócios ambientais

Entre os principais impactos sócio-ambientais de usinas eólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactos sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos

Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como fazendas eólicas.

Outro impacto negativo de centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados.

Perspectivas

Perspectivas de crescimento e de ser alternativa a uma expansão de geração térmica contribuindo para evitar aumento de emissões.O grande potencial eólico brasileiro e a evolução tecnológica dos aerogeradores apontam a energia eólica como uma alternativa viável econômica e ambientalmente.O PNE 2030 indica uma inserção, até 2030, de aproximadamente 5.000 MW da tecnologia eólica.

ENERGIA MARÍTIMA

Através dos oceanos podemos obter energia elétrica de três formas basicamente: energia das marés, das ondas e das correntes marinhas. Apesar de serem fontes de energia renováveis promissoras, não há ainda investimentos em desenvolvimento tecnológico que a torne economicamente viável. Os oceanos são uma gigantesca massa de água em constante movimento. A idéia então, é transformar esta enorme quantidade de energia cinética da água em energia mecânica que moverão turbinas elétricas, da mesma forma que nas usinas hidrelétricas e geradores eólicos. Abaixo segue uma explicação mais detalhada de cada tipo.

Energia das marés

A maré é uma fonte natural de energia, não poluidora e renovável. Ela está relacionada com a posição da Lua e do Sol e do movimento de rotação da Terra. As ondas do mar possuem energia cinética devido ao movimento da água e energia potencial devido à sua altura. O ciclo dura cerca de 12h, e seu aproveitamento energético é obtido através de um reservatório formado junto ao mar, através da construção de uma barragem, contendo uma turbina e um gerador. Tanto o movimento de subida quanto o de descida produz energia. A água aciona a turbina durante os dois sentidos da maré:

na maré alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina e produzindo energia elétrica,

na maré baixa, a água esvazia o reservatório passando em sentido contrário ao do enchimento

através da turbina e desta maneira também produz energia elétrica.

Figura 9 – Exemplo de sistema maré-motriz

A turbina comumente usada para este sistema é o modelo tipo Wells, mostrada na fig. 10. O motivo se deve ao fato de ela girar sempre para a mesma direção, independente do sentido em que a água a atravessa. Dessa forma é possível aproveitar o movimento da maré tanto de enchimento do reservatório quanto o de esvaziamento, o que aumenta sua eficiência.

O ideal é que as marés sejam afuniladas em baías, assim, se constroem barragens com eclusas para permitir a entrada e saída de água e se instalam geradores de eletricidade. Para que isso seja possível é necessário que haja no mínimo um desnível de 5 metros. Uma usina deste tipo já está em funcionamento na França, no Rio Rance, desde 1966.

Há um problema essencialmente técnico-geográfico para a instalação de uma usina desse tipo, pois são poucos os locais que atendem a esse tipo de exploração. Atualmente existem no mundo algumas usinas na França, no Canadá, na China, no Japão, na Inglaterra entre outros. No Brasil, temos poucas cidades com grandes amplitudes de marés, como São Luís - Baía de São Marcos, no Maranhão - com 6,8 metros e em Tutóia com 5,6 metros. Mas nestas regiões, infelizmente, a topografia do litoral não favorece a construção econômica de reservatórios, o que impede seu aproveitamento.

Os maiores desníveis e marés do mundo ocorrem na Baía de Fundy, no Canadá e na Baía de Mont-Saint-Michel, na França, ambas com mais de 15 metros. no Brasil, os locais de maior aproveitamento seriam estuários do Rio Bacanga (São Luís -MA- marés de até 7 metros) e a Ilha de Maracá (AP - marés de até 11 metros).

O investimento para a construção é alto em função da eficiência que é baixa, ao redor de 20%. Já os impactos ambientais mais relevantes estão relacionados com a flora e fauna, que são bem inferiores comparados aos dos lagos para hidrelétricas instaladas em rios.

Energia das ondas

Utilizar a energia das ondas implica em recolher o imenso poder das ondas oceânicas. As ondas produzem uma grande quantidade de energia e apenas uma pequena parte dela poderia ser utilizada para fornecer uma parcela da eletricidade que o mundo consome a cada dia. Ainda que variem as estimativas quanto ao montante com que as ondas poderiam contribuir para o consumo mundial de energia, há quem diga que poderia atingir os 10%. Teoricamente, porém, isso não chega nem perto da quantidade de energia que as ondas do oceano poderiam prover. Apenas 0,2% bastaria para abastecer todo o planeta.

Para começar, as ondas oceânicas oferecem alta densidade energética. Em outras palavras, enquanto o vento pode precisar de muito espaço para conter alguma energia, ondas recolhem grande volume de energia em espaço relativamente pequeno. Outra vantagem é que as ondas oceânicas são confiáveis - é mais fácil prever de que maneira as ondas se moverão do que para onde soprará o vento.

Alguns fatores determinam a força de uma onda. Velocidade do vento - quanto mais rápido o vento, maior a onda. Tempo do vento - a onda cresce se o vento a atinge por mais tempo. Distância do vento - quanto mais o vento viajar de encontro à onda  (o que é conhecido como

alcance), maior ela será.

A idéia de se aproveitar a energia das ondas oceânicas já vem sendo debatida há cerca de 200 anos. Mas foi apenas com a crise do petróleo nos anos 70 que ela conquistou atenção mais significativa. O conceito ressurge sempre que os preços do petróleo aumentam.

As instalações não podem interferir com a navegação e têm que ser robustas para poder resistir às tempestades apesar de ter sensibilidade o bastante para ser possível obter energia de ondas de amplitudes variáveis.

Figura 10 – Turbina Wells

Até agora, os engenheiros desenvolveram e implementaram diversos métodos para recolher a energia das ondas. A seguir serão mostrados os principais tipos de conversores da energia das ondas (WECs), ou aparelhos que convertem a energia das onda em eletricidade.

Terminadores São aparelhos que capturam a energia das ondas em posição perpendicular ao seu movimento. Eles

incluem um componente estacionário e um componente que se move em resposta à onda. A parte "estacionária", que precisa se manter imóvel pode estar fixa em terra ou no piso do mar, em contraste com a porção móvel. Funciona quase como o pistão nos carros, move-se para cima e para baixo, e esse movimento pressuriza ar ou óleo que acionam uma turbina.

A figura 11 mostra uma Coluna Oscilatória de Água (COA), um terminador. As COAs têm duas aberturas - uma no fundo, que permite que a água entre na coluna, e uma estreita, no topo, que permite que o ar entre e saia. Quando as ondas enchem a coluna de água, isso pressuriza o ar no interior e o força a passar pela abertura superior. O ar encontra a turbina e a movimenta. Depois, quando as ondas recuam, a água corre para fora, e isso suga o ar de volta pelo topo, acionando a turbina de novo. 

Outro terminador, um dispositivo de alagamento, inclui uma parede que recolhe a água das ondas em um reservatório. A água pode escapar por uma abertura

mas, ao passar, aciona uma turbina. O tipo mais famoso de terminador é conhecido como Salter's Duck e inclui uma cabeça flutuante, em formato de lágrima, que aciona a turbina. Ainda que

não tenha sido construído na prática, esse aparelho seria teoricamente o conversor de energia de ondas mais eficiente. 

A fig. 12, mostra um dispositivo que opera por alagamento. Depois que a onda passa sobre a muralha e enche o

reservatório, a água se esgota por uma saída na qual aciona uma turbina.

Atenuadores Esses aparelhos têm orientação paralela à do movimento da onda. Um dos mais conhecidos

exemplos é o do Pelamis, uma série de longos aparelhos cilíndricos flutuantes conectados uns aos outros por dobradiças e ancorados ao leito do mar. As partes cilíndricas acionam aríetes hidráulicos nas seções conectadas, que acionam um gerador elétrico. O aparelho envia a eletricidade ao piso do mar por um cabo e de lá ela percorre outro cabo que a conecta à terra.

Figura 11 – Exemplo do conversor terminador

Figura 12 - Terminador por alagamento (teórico)

Figura 13- Pelamis Wave Power Ltd .Uma concepção artística mostra uma fazenda de aparelhos Pelamis. Como atenuadores, eles seguem a mesma orientação das ondas.

Absorvedor pontual Esses aparelhos não ficam posicionados de forma específica em relação ao movimento das ondas,

mas, em vez disso, podem "absorver" a energia das ondas que venham de qualquer direção. Um desses aparelhos é o Aquabuoy, desenvolvido pela Finavera. Em um tubo vertical sob a água, as ondas passam e acionam um pistão, um disco flutuante conectado a bombas e mangueiras. O movimento pressuriza a água no interior do tubo e movimenta uma turbina conectada a um gerador elétrico. Muitos Aquabuoys podem enviar eletricidade a um ponto central. Desse ponto, a eletricidade é transmitida ao piso do mar e   de lá à terra por um cabo.

Figura 14 – Um modelo Finavera Renewables e diversos conversores operando em conjunto, como estruturas Pelamis ou Aquabuoy combinadas, formando uma fazenda de ondas.

O AquaBuoy usa as ondas para acionar um pistão em forma de disco, no interior de um tubo, para pressurizar a água do mar. As bombas e mangueiras conectadas ao tubo levam a água pressurizada a acionar um gerador.

Algumas estimativas dizem que a tecnologia de energia das ondas hoje existente poderia atender a talvez 10% das necessidades mundiais de energia. Em teoria, porém, caso a tecnologia dessa forma de energia avance consideravelmente, no futuro ela poderia fazer muito mais. Engenheiros estão tentando diversos métodos diferentes, mas nenhum desses métodos oferece alta eficiência na conversão de energia, até o momento. Um dos dilemas de projeto, no que se refere à energia das ondas, é que a freqüência das ondas é baixa demais para acionar uma turbina de maneira muito efetiva.

Ainda que ondas sejam de certa maneira mais confiáveis que o vento, não podemos depender sempre delas, o que significa que precisaremos de métodos eficazes de armazenagem de energia. Por outro lado, ocasionalmente as ondas e o clima são severos demais para que os aparelhos resistam. Assim, precisamos não só de WECs mais eficientes, mas também torná-los incrivelmente duráveis, o que pode elevar os custos.Uma novidade nesse tipo de geração de energia está na tentativa de pesquisadores do Laboratório de Tecnologia Submarina em utilizar este método para a correnteza dos rios.

De acordo com o projeto, as turbinas instaladas no fundo do rio irão captar a energia das correntes, transformando-a em água pressurizada que moverá turbina acoplada a um gerador para produzir eletricidade.

A principal diferença entre as usinas que vão gerar energia a partir das ondas do mar ou por meio da correnteza do rio está no uso da turbina. Na usina instalada no rio, a turbina terá a função que tem os flutuadores na usina de ondas do mar, ou seja, acionar as bombas hidráulicas para injetar água na câmara hiperbárica e, assim, produzir eletricidade. De acordo com a direção da correnteza, válvulas reversíveis poderão se adaptar ao fluxo do sentido do rio. A estimativa é de que uma turbina de 5 metros de diâmetro tenha capacidade de gerar 20 KW num rio cuja corrente seja de 1,5 metros por segundo. As turbinas, submersas e protegidas são de fácil operação e manutenção.

Energia das correntes marítimas

Também é possível aproveitar a energia das correntes marítimas, de modo análogo à energia eólica. As turbinas marítimas têm poucos componentes; engrenagens de posicionamento orientam as lâminas das turbinas na direção da corrente marítima e um gerador acoplado ao eixo da turbina fornece a energia elétrica (fig.15). Seu funcionamento se assemelha aos geradores eólicos, sendo que o fluido que movimenta a turbina é a água.

A grande vantagem está, como foi dito anteriormente, na grande densidade energética da água do mar e na maior facilidade de previsão do percurso das correntes.

Porém, esses métodos trazem alguns empecilhos que dificultam sua implementação. Qualquer que seja a estrutura, sempre haverá uma interferência, por menor que seja, no ambiente marinho. Mesmo com medidas redutoras, não se sabe ao certo o verdadeiro impacto gerado à longo prazo.

Outro problema está relacionado com a robustez do sistema. As unidades devem ser resistentes tanto à força do mar quanto à corrosão dos equipamentos devido a sanilidade do mar. Isso aumenta consideravelmente o custo do projeto.

Na figura 16 pode-se ver um exemplo de uma turbina normalmente usada para este modelo. Suas principais partes são as hélices, engrenagens (gearbox), gerador, torre de fixação, cabos submarinos e centro de controle. Na figura 17 ela pode ser vista em proporção.

As turbinas medem até 30m de diâmetro, girando de 10 a 30 vezes por minuto dependendo da velocidade da água. Geram em média até 300kW. Existem projetos com previsão de geração de até 1,2MW.

Outros modelos podem ser utilizados, como as turbinas de eixo horizontal.Seu gasto com construção civil é menor, geram menos impacto à navegação, sem impacto visual e sonoro.

Porém tem seu rendimento reduzido pelo crescimento de algas na estrutura e sofrem mais com a corrosão.

As turbinas de eixo vertical, por sua vez, possuem o gerador fora da água, o que facilita sua manutenção. Mas com a tecnologia atual, seu rendimento é menor do que as turbinas de eixo horizontal.

Energia geotérmica

A energia geotérmica existe desde que o nosso planeta foi criado. Geo significa terra e térmica está ligada à quantidade de calor. Abaixo da crosta terrestre constitui-se uma rocha líquida, o magma. A crosta terrestre flutua nesse magma, que por vezes atinge a superfície através de um vulcão ou de uma fenda.

Os vulcões, as fontes termais e as fumarolas são manifestações conhecidas desta fonte de energia. O calor da terra pode ser aproveitado para usos diretos, como o aquecimento de edifícios e estufas ou para a produção de eletricidade em centrais geotérmicas. A água contida nos reservatórios

Figura 15 - conversor SeaGen, de 1,2 MW que será instalado em Stangford Lough, Irlanda. Com 41 metros de altura, a turbina irá girar cerca de 12 vezes por minuto.

Figura 16 - Detalhamento da turbina

Figura 17 - Hélice em proporção

subterrâneos pode aquecer ou mesmo ferver quando em contato com o magma. Existem locais onde a água quente sobe até a superfície terrestre, formando pequenos lagos.

A água é utilizada para aquecer prédios, casas, piscinas no inverno, e até para produzir eletricidade. Em alguns lugares do planeta, existe tanto vapor e água quente que é possível produzir energia elétrica. A temperatura da água quente pode ser maior que 2000 C. Abrem-se buracos fundos no chão até chegar aos reservatórios de água e vapor, estes são drenados até a superfície por meio de tubos e canos apropriados. Através desses tubos o vapor é conduzido até a central elétrica geotérmica. Tal como uma central elétrica normal, o vapor faz girar as lâminas da turbina como uma ventoinha. A energia mecânica da turbina é transformada em energia elétrica através de um gerador. A diferença dessas centrais elétricas é que não é necessário queimar um combustível para produzir eletricidade. Após passar pela turbina, o vapor é conduzido para um tanque onde será resfriado. A água que se forma será novamente canalizada para o reservatório onde será naturalmente aquecida pelas rochas quentes.

Fontes de energia geotérmica

Rocha seca quente

É possível aquecer a água usando o calor do interior da Terra quando não existem gêiseres, e as condições são favoráveis. Existem regiões de alto fluxo de calor que possuem rochas a temperaturas altíssimas, porém essas rochas são impermeáveis de tal modo que não há circulação de líquido para transportar calor. Assim, injetando água para que essa entre em contato com a rocha por um poço e expelindo-a por outro lado do poço onde existe a usina geotérmica instalada.Rocha úmida quente

Dessa mesma forma , é possível perfurar um poço para que ele alcance uma ‘caldeira’ naturalmente formada – um depósito de água aquecido pelo calor terrestre. A água que está entre 130ºC e 330ºC é trazida á superfície através do poço e via pressão se converte em vapor. O vapor logo move as turbinas. A partir daí, energia elétrica é gerada como em todos os outros casos.

Vapor seco

Em casos raríssimos pode ser encontrada a chamada fonte de "vapor seco", em que a pressão é alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional força, sendo assim uma fonte eficiente na geração de eletricidade. São encontradas fontes de vapor seco em Larderello, na Itália e em Cerro Prieto, no México.

Geotermia e meio ambiente

Em virtude de sua natureza, a energia geotérmica é uma das mais benignas fontes de eletricidade. Seu custo de obtenção é menor do que o de combustíveis fósseis ou usinas nucleares, além de emissão de gases poluentes como CO2 e SO2 ser praticamente nula. Entretanto, é uma fonte não-renovável, pois o fluxo de calor do centro da Terra é muito pequeno comparado com a taxa de extração requerida, o que pode levar o campo geotérmico ao esgotamento. Isso ocorre, pois to tempo de vida de um campo geotérmico é de décadas, sendo que a recuperação pode demorar séculos.

Vantagens

Exploração de minerais pelo método fluído Túneis de alta velocidade Túneis de abastecimento de água onde a canalização seria formada pela própria rocha fundida Construção de depósitos permanentes e finais para lixo nuclear Ciência e pesquisa . Programas continentais de sondagem profunda para pesquisas de

terremotos, vulcões, estratificações de matérias primas etc.

A energia geotérmica é uma fonte de energia alternativa que é encontrada em regiões especiais da superfície da terra , que necessita de muita pesquisa para melhor ser aproveitada, pois mesmo com os 94 anos que se passaram da primeira tentativa de exploração, ocorrida em 1904 em Lardarello na Toscana, o rendimento que se consegue é ainda muito baixo. O alto custo de construção das usinas ,principalmente o da perfuração inviabiliza muitos projetos.

Energia térmica dos oceanos

Graças à diferença de temperatura das águas profundas e águas que ficam na superfície, a água marinha pode ser usada para fazer um armazenamento de energia solar, e geradora de energia elétrica.Em usinas que fazem esse “sistema”, a diferença de temperatura faz um movimento em tubos circulares. Isso ocorre em lugares fechados, conectados a turbinas que estão ligadas em geradores, produzindo energia elétrica. Uma vantagem dessa energia é que elas são renováveis, e uma desvantagem é que o custo é muito alto.O primeiro lugar que fizeram o uso desse tipo de energia, foi nos Estados Unidos em 1979, e estão produzindo energia, até hoje. A conversão da energia térmica dos oceanos é um método de produção de electricidade que depende da diferença de temperatura entre as águas do mar à superfície e abaixo da superfície. De modo a que esta tecnologia seja economicamente viável, a diferença de temperatura tem que ser de 20°C e a profundidade da água fria não pode ser superior a 100 m abaixo da superfície1. As maiores diferenças de temperatura, e consequentemente os maiores recursos para conversão da energia térmica dos oceanos, encontram-se, regra geral, perto do equador, onde os efeitos do aquecimento do sol na superfície do oceano são maiores. É possível accionar um motor térmico onde esta diferença de temperatura existe. A água quente é utilizada para aquecer e vaporizar um líquido, normalmente, um líquido com ponto de ebulição baixo. À medida que o vapor se expande, acciona a turbina. A água fria trazida do fundo é, então, utilizada para condensar o vapor novamente em líquido. As preocupações ambientais relativas à conversão da energia térmica dos oceanos incluem o derrame de fluido de trabalho no ambiente e o efeito que a mistura em larga escala teria nas correntes oceânicas, que, regra geral, são influenciadas por gradientes térmicos.

Biomassa

A biomassa é uma fonte de energia limpa e renovável disponível em grande abundância e derivada de materiais orgânicos. Todos os organismos capazes de realizar fotossíntese (ou derivados deles) podem ser utilizados como biomassa. Como exemplos podemos citar os restos de madeira, estrume de gado, óleo vegetal ou até mesmo lixo urbano.

O máximo vem sendo feito para obter a energia de biomassa já que o petróleo e o carvão mineral têm prevenções de acabar. Assim a energia elétrica está cada vez mais escassa uma vez que depende das forças das águas, combustíveis fósseis ou energia nuclear.

Outro fator importante é que a humanidade esta produzindo cada vez mais lixo e esse lixo também é capaz de produzir energia, isso ajuda a resolver vários problemas: diminuição do nível de poluição ambiental, contenção do volume de lixo das cidades e aumento da produção de energia.

As vantagens de se utilizar energia através da biomassa são:- Energia limpa e renovável;

- Menor corrosão de equipamentos;- Os resíduos emitidos pela sua queima não interferem no efeito estufa;- Reduzir a dependência de petróleo por parte de países subdesenvolvidos;- Diminuir o lixo industrial (já que ele pode ser útil na produção de biomassa);- Baixo custo de implantação e manutenção;- Facilidade de armazenamento e transporte;- Alta eficiência energética;

As desvantagens de se utilizar energia através de biomassa são:- Menor poder calorífico;- Maior possibilidade de geração de material particulado para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos para remoção de material particulado;

Formas para transformar a biomassa em energia

Pirólise

Através dessa técnica, a biomassa é exposta a altíssimas temperaturas sem a presença de oxigênio, visando a acelerar a decomposição da mesma. O que sobra da decomposição é uma mistura de gases (CH4, CO e CO2 – respectivamente, metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono), líquidos (óleos vegetais) e sólidos (basicamente carvão vegetal). Com o gás metano e o óleo podemos produzir energia em termoelétricas.

Gaseificação

A conversão da biomassa ou de qualquer combustível sólido em gás é obtida em reatores. Os gases produzidos têm muitas aplicações tais como em motores de combustão interna.

As razões que decidem pela utilização da gaseificação são condições locais. Ex: Numa fazenda onde haja muito excremento de gado, poderá ser instalado um biodigestor e com o gás produzido aciona-se um motor de combustão interna conectado a um gerador (dínamo) para produção de energia elétrica.

Existem algumas desvantagens da gaseificação. É uma tecnologia mais complicada que a queima direta. Tem que se ter muito cuidado com o vazamento dos gases que são tóxicos. Uma instalação de gaseificação é constituída por:- Processamento: estoque, transporte da biomassa e redução da mesma ao tratamento necessário;- Gaseificador, dotado de um alimentador próprio para não haver vazamento de gases;- Tratamento dos gases: resfriamento e limpeza dos gases;- Sistema de controle tais como pressão e temperatura;- Tratamento dos resíduos, considerando o potencial tóxico dos mesmos.

Assim como na pirólise, aqui a biomassa também é aquecida na ausência do oxigênio, gerando como produto final um gás inflamável. Esse gás ainda pode ser filtrado, visando à remoção de alguns componentes químicos residuais. A diferença básica em relação à pirólise é o fato de a gaseificação exigir menor temperatura e resultar apenas em gás.

Combustão

Aqui a queima da biomassa é realizada a altas temperaturas na presença abundante de oxigênio, produzindo vapor a alta pressão. Esse vapor geralmente é utilizado em caldeiras ou para movimentar turbinas. É uma das formas mais comuns hoje em dia e sua eficiência energética situa-se na faixa de 20 a 25%.

Co-combustão

Essa prática propõe a substituição de parte do carvão mineral utilizado em uma termoelétricas por biomassa. Dessa forma, reduz-se significativamente a emissão de poluentes (principalmente dióxido de

enxofre e óxidos de nitrogênio, responsáveis pela chuva ácida). A faixa de desempenho da biomassa encontra-se entre 30 e 37%, sendo por isso uma opção bem atrativa e econômica atualmente.

Disponibilidade de biomassa no Brasil:

O Brasil é um grande produtor de produtos agrícolas, os quais geram uma grande quantidade de resíduos. Estes resíduos podem, e muitas vezes são utilizados como fonte energética. Deve-se levar em conta que em virtude de não existirem tecnologias desenvolvidas para o aproveitamento de certas culturas, grandes potenciais são deixados de lado. Por outro lado, alguns resíduos encontram outras aplicações como, por exemplo, ração animal. Este é o caso dos resíduos da mandioca e do milho.

Outra maneira de demonstrar o potencial do uso de resíduos de biomassa para fins energéticos é estimar-se a quantidade de terra necessária para ser cultivada para prover toda necessidade energética de um país. No Brasil, algumas indústrias importantes utilizam biomassa para fins energéticos, estas são:

Usinas de açúcar e destilarias de álcool: que queimam o bagaço gerado no processamento da cana para a produção de vapor e eletricidade, inclusive gerando excedentes que algumas vezes são vendidos;

Cerâmicas e Olaria: utilizam lenha (eucalipto, e outros) para a secagem e cozimento dos produtos;

Fundições e siderúrgicas: utilizam-se de coque de carvão vegetal produzido pela pirólise da lenha;

Fábricas de papel e celulose: complementam os seus requerimentos energéticos com resíduos de processo;

Fábricas de suco concentrado de laranja: compram bagaço de cana-de-açúcar para a produção de vapor;

Fábricas que geram vapor de processo ( têxtil, indústrias de alimentos ) e Instituições de Serviços (hospitais): poderiam utilizar biomassa para a produção de vapor;

Padarias, restaurantes ( pizzarias ): utilizam-se de lenhas para cocção;

No uso doméstico: a biomassa constitui-se principalmente de lenha, coletada ou comercial e utilizada fundamentalmente para cocção, com uma pequena fração utilizada para aquecimento;

Transporte: alguma biomassa na forma de lenha pode ser utilizada em veículos a vapor tais como locomotivas e barcaças para navegação fluvial ou em gasogênios para motores de combustão interna.

ENERGIA SOLAR

CONCLUSÃO

Com o constante crescimento da demanda energética mundial nas últimas décadas, cada vez mais vêm sendo necessário o desenvolvimento de novas formas de geração de energia, de preferência renováveis. As fontes de geração existentes atualmente possuem limitações que

As fontes de energia estudadas são boas alternativas às fontes convencionais, principalmente em relação ao meio ambiente. A energia solar está na base das outras: é a fonte primária de energia para as cadeias tróficas, nas quais as plantas utilizam a energia do sol diretamente, plantas essas que vão constituir grande parte da biomassa; Os ventos são causados por alterações de temperatura, por sua vez causadas pela energia solar, e que depois vão constituir outra fonte de energia, a eólica; O ciclo da água é também dependente da energia solar, e daí as várias energias da água estarem também relacionadas, como a energia marítima..

Apesar de serem fontes de energia provenientes da natureza, não causando a mesma quantidade de poluição que os combustíveis fósseis e outras fontes de energia convencionais, as energias alternativas

estudadas, contêm um número significativo de contrapartidas. No geral, tendem a ser inicialmente dispendiosas, vindo depois, a médio prazo, compensar esses custos elevados de construção e instalação de equipamentos.

Outra desvantagem encontrada, comum às energias alternativas, é o fato de, por estarem ainda numa fase de desenvolvimento pouco avançada em termos de materiais e design, há um fraco aproveitamento energético (muita energia se perde em diversas formas, enquanto uma boa parte nem sequer chega a ser aproveitada).

Mas os principais fatores que dificultam suam implementação são os de origem econômica e política, como foi dito anteriormente. Infelizmente esses fatores provocam uma falta de investimentos adequados em pesquisa e desenvolvimento, o que possibilitaria avanços significativos nesta fonte de energia altamente promissora.

Porém, mesmo não podendo competir atualmente com as fontes de geração mais produtivas, vale a pena investir nas fontes alternativas de energia tendo em vista as grandes possibilidades que essas fontes representam se chegarem a ser exploradas de forma mais eficiente. Apenas dessa forma será possível aliar geração e sustentabilidade, com preço acessível, produzindo energia suficiente e de qualidade que suporte o consumo devido ao desenvolvimento tecnológico.