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Fontes de energia elétrica: Renováveis e não Renováveis

Existem diversas fontes de energia elétrica, e nesta postagem, nós estaremos abordando um pouco sobre cada uma delas, desde as mais conhecidas como a energia solar, eólica e hidrelétrica, até as menos conhecidas como a energia azul, energia maremotriz e até a energia da melanina.

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Energia Solar


A energia solar é uma fonte de energia elétrica limpa e renovável. Sua captação ocorre de forma direta ou indireta. A forma direta é feita através de células fotovoltaicas, geralmente feitas de silício. A luz solar é convertida em eletricidade após tocar as células. O efeito fotovoltaico ocorre quando fótons incidem sobre os átomos, proporcionando a emissão de elétrons, que gera corrente elétrica.

celulas fotovoltaicas energia solar
células fotovoltaicas
Já na forma indireta, é necessária a construção de usinas em locais de grande insolação, pois a forma como a energia solar atinge a terra é muito difusa, necessitando de grandes áreas para sua captação.

A energia solar é normalmente utilizada em locais isolados, secos e ensolarados. Em Israel, por exemplo, pelo menos 70% das residências possuem coletores solares. Outros países com destaque na utilização da energia solar são os Estados Unidos, Alemanha, Japão e Indonésia. No Brasil, sua utilização está aumentando aos poucos. Apesar de todos os seus benefícios, a energia solar é pouco utilizada por ser muito cara.

Saiba mais sobre a energia solar: https://www.engquimicasantossp.com.br/2012/12/celulas-fotovoltaicas.html

Energia Eólica


A energia eólica é a energia gerada a partir da força dos ventos. A energia dos ventos já é usada há muito tempo pelos homens, em moinhos de vento e embarcações, por exemplo. Apesar de pouco utilizada nos dias de hoje, ainda é uma importante fonte de energia renovável.

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Turbinas Gedser
Para o seu funcionamento, grandes turbinas em forma de cata-vento são colocadas em locais com bastante vento. O movimento dessas turbinas gera eletricidade.

Apenas 1% da energia do mundo é gerada dessa forma, e os países que mais geram energia eólica são:

1º - China (62,7 mil megawatts)
2º - Estados Unidos (46,9 mil megawatts)
3º - Alemanha (29 mil megawatts)
4º - Espanha (21,6 mil megawatts)
5º - Índia (16 mil megawatts)
6º - França (6,8 mil megawatts)
7º - Itália (6,7 mil megawatts)
8º - Reino Unido (6,5 mil megawatts)
9º - Canadá (5,2 mil megawatts)
10º- Portugal (4 mil megawatts)

Em 2014, o Brasil gastou mais de 285 milhões de reais na construção de parques eólicos, mas até o momento nenhum deles foi ligado. Os parques têm potência suficiente para gerar energia para 2,3 milhões de residências.

Saiba mais sobre a energia eólica: https://www.engquimicasantossp.com.br/2013/12/energia-eolica-e-aerogeradores.html

Energia Geotérmica


A Energia Geotérmica é a energia que é tirada do calor do interior da Terra. Essa energia é retirada de camadas de rochas e magma contidos a mais ou menos 64 quilômetros de profundidade. A energia elétrica pode ser obtida através da perfuração do solo em locais onde há grande quantidade de vapor e água quente, drenados até a superfície terrestre por meio de tubulações específicas.

usina energia geotermica
usina de energia geotérmica
Em seguida, o vapor é transportado a uma central elétrica geotérmica, que irá girar as lâminas de uma turbina. Por fim, a energia obtida através da movimentação das lâminas (energia mecânica) é transformada em energia elétrica através do gerador.

As vantagens dessa energia são: a extremamente baixa emissão de poluentes (quase nula); a área necessária para a utilização dessas instalações é pequena e pode abastecer muitas comunidades isoladas. Porém, ela é muito cara e pouco rentável, pode ocasionar o esgotamento do campo geotérmico, aumentando a temperatura do ambiente com a perda de calor e ocorrendo a emissão de ácido sulfídrico, extremamente nocivo à saúde.

Saiba mais sobre a Energia Geotérmica: https://www.engquimicasantossp.com.br/2015/05/energia-geotermica-centro-da-terra.html

Energia das usinas termoelétricas


As usinas termoelétricas (ou termelétricas) são grandes instalações, que geram energia elétrica a partir da queima (ou combustão) de materiais, para a geração de vapor, que movimenta uma turbina e gera energia elétrica.

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Usina termoelétrica da Petrobras de Juiz de Fora
Saiba mais sobre as Termoelétricas:https://www.engquimicasantossp.com.br/2015/06/usinas-termoeletricas-energia-combustao.html

Energia Biológica (Biogás)


A Energia Biológica é toda a energia obtida através da biomassa de maneira natural, ou seja, vinda de animais e de material vegetal e, portanto, renovável. Ela permite ao ser humano se utilizar dela por vários anos desde que saiba garantir seu ciclo, garantindo a disponibilidade de energia e contribuindo para a redução do efeito estufa. Os tipos de biomassa são diversos, e entre eles podemos destacar: lenha, cana de açúcar, serragem, papel e galhos.

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Biodigestor
O biogás é um exemplo desse tipo de energia. Ele pode ser produzido a partir de uma mistura gasosa que é composta principalmente por dióxido de carbono e metano. Ele pode ser obtido através da adição de qualquer matéria orgânica biodegradável em um biodigestor anaeróbico, que é um equipamento que transforma resíduos agrícolas (folhas, restos de plantas, esterco) em biogás e adubo, sendo a queima desse biogás muito usada para a produção de energia.

Saiba mais sobre o Biogás: https://www.engquimicasantossp.com.br/2012/07/biogas.html

Entre suas principais vantagens estão: baixo custo de operação, facilidade de armazenamento e transporte, proporcionar o reaproveitamento de resíduos, alta eficiência energética, fonte renovável e limpa, e menor emissão de gases poluentes. Seu uso indevido pode acarretar na formação de grandes áreas de desmatamento, fazendo com que o solo perca nutrientes, além de possuir menor poder calorífico em relação a outras energias.

Entre os fatores de importância da bioenergia podemos citar:
  • Garantia da disponibilidade de energia nos próximos séculos;
  • Contribuição para a redução do CO2 na atmosfera e consequentemente a redução do efeito estufa;
  • Utilização do lixo descartado;
  • Redução da importação de energia.

ciclo produção energia a partir diferentes fontes biomassa
Ciclo de produção de energia a partir de diferentes fontes de biomassa

Hidrogênio Combustível


A utilização do hidrogênio como combustível já é uma realidade em países como a Islândia, pois ele reduz consideravelmente a emissão de poluentes na atmosfera, apresenta maior velocidade de combustão e pode ser renovável se produzido através de fontes como energia hidráulica, solar e eólica.

A utilização do hidrogênio puro não foi totalmente viabilizada devido a problemas para obtenção, estocagem e transporte, entretanto tem-se trabalhado com células a combustível que operam obtendo hidrogênio de combustíveis fósseis do petróleo.

Aspectos da tecnologia do combustível:
  • Tecnologia dispendiosa;
  • Inexistência de boa relação preço-eficiência;
  • Não se encontra isolado na natureza;
  • Problemas e custos associados ao transporte e distribuição;
  • Elemento químico mais abundante;
  • Grande densidade energética;
  • Não é tóxico;
  • Grande utilidade em nível dos transportes.
O hidrogênio como combustível é a fonte de energia que está sendo muito pesquisada em vários países do mundo, constituindo uma terceira geração de combustíveis, cuja entrada em operação comercial é prevista para o pós-2030.

O hidrogênio apresenta algumas vantagens e desvantagens, tais quais:
  • Traz benefícios ambientais (sua combustão gera apenas vapor d'água como subproduto, e não compostos de carbono que causam emissões de gases de efeito estufa);
  • É um recurso ilimitado (que, combinado com o oxigênio, na forma de água, existe em grande quantidade).
  • Há, contudo, algumas barreiras à expansão do uso do hidrogênio como combustível e fonte de energia:
  • Não se trata de um combustível primário (não é encontrado na natureza em estado puro, isto é, em quantidade significativa);
  • Há dificuldades em seu armazenamento para uso veicular (é um composto de baixíssima densidade, que ocupa muito volume, mas uma alternativa é o seu armazenamento na forma de hidretos, compostos instáveis que o liberam lentamente);
  • Sua produção a partir de recursos renováveis ainda não é economicamente competitiva;
  • É uma tecnologia para eliminação completa de carbono do ciclo produtivo ainda em desenvolvimento.
A produção de hidrogênio via eletrólise também é usada no Brasil, diretamente ou como subproduto de outros processos eletrolíticos, como a produção de cloro e soda, mas seu custo é elevado em comparação com o processo de reforma, portanto preenche nichos de mercado.

Um processo em fase de desenvolvimento que eliminaria por completo os compostos de carbono do ciclo global é o processo combinado de eletrólise da água por meio de energia solar: heliotérmica, por espelhos concentradores de energia.

processo produção abastecimento hidrogênio baseado eletrólise
Obtenção do hidrogênio por eletrólise

Energia das marés


A energia das marés, também conhecida como energia maremotriz, é obtida por meio do aproveitamento da energia proveniente do desnível das marés. É uma fonte de energia renovável, limpa e alternativa.

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Usina de energia maremotriz de La Rance, França
Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidos: energia cinética devido ao movimento das correntes marítimas e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa.

Para que essa energia seja revertida em eletricidade é necessária a construção de barragens em áreas costeiras, eclusas (permitindo a entrada e saída de água) e unidades geradoras de energia.

O sistema utilizado é semelhante ao de uma usina hidrelétrica. Constrói-se uma barragem, formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré é alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina hidráulica e, produzindo energia elétrica. Na maré baixa, a água esvazia o reservatório, passando novamente através da turbina, em sentido contrário ao do enchimento, produzindo novamente energia elétrica.

As principais vantagens deste tipo de energia são o fato de ser uma energia renovável, não ser poluente e causar pouco impacto ambiental.

Uma das desvantagens de utilizar a energia das marés para a produção de eletricidade é que o fornecimento não é contínuo, apresentando assim, baixo rendimento. Outra desvantagem é a necessidade de ter uma situação geográfica favorável, ou seja, presença de marés no litoral e desnível no solo do oceano. São necessárias amplitudes de marés superiores a 5 metros para que este tipo de energia seja rentável.

Além das necessidades físicas, é preciso analisar a viabilidade econômica. O custo de implementação do sistema de uma usina maremotriz é elevado e pode ocorrer impacto ambiental durante o processo, principalmente com relação ao ecossistema marinho.

A primeira usina maremotriz do mundo foi construída em 1966 na cidade de La Rance (França). Atualmente, os países que mais utilizam este sistema de geração de energia são: Japão, França, Coréia do Sul, Inglaterra e Estados Unidos (principalmente instaladas no Havaí).

O Brasil, embora tenha uma situação geográfica favorável, principalmente no litoral maranhense e na Ilha de Macapá, não produz energia através deste sistema, pois a topografia do litoral não favorece a construção econômica de reservatórios.

Saiba mais sobre a energia maremotriz: https://www.engquimicasantossp.com.br/2014/08/energia-maremotriz-energia-das-mares.html

Biocombustíveis


Os Biocombustíveis são provenientes de biomassa renovável. Os dois principais biocombustíveis utilizados no Brasil são o etanol, que é feito de cana-de-açúcar e o biodiesel, produzido com óleos vegetais ou gorduras minerais e acrescido ao diesel de petróleo.

Eles poluem menos, pois emitem menos compostos nocivos do que os combustíveis fósseis na combustão do motor do carro e seu processo é mais limpo. O etanol diminui a incidência da emissão de gás carbônico (CO2), sendo que a utilização do biodiesel também traz vantagens ambientais. Uma desvantagem é sua interferência na produção de gêneros alimentícios.

São considerados biocombustíveis: éster, etanol, éter dimetílico, metanol e gás produzidos com biomassa.

Etanol Combustível


O etanol pode ser produzido com várias fontes vegetais, porém, a cana-de-açúcar é a melhor opção no aspecto energético e econômico. São dois tipos de etanol combustível que são distribuídos no Brasil: o hidratado e o anidro, que é o misturado à gasolina em diversas proporções. Desde 2007, toda gasolina que é vendida no Brasil deve conter 25% de etanol combustível anidro.

Óleos Vegetais


O óleo vegetal é uma alternativa de combustível menos poluente e renovável. É uma espécie de gordura obtida através das plantas, sobretudo das suas sementes. As principais matérias-primas utilizadas para produção são a soja, mamona, dendê, girassol, milho, coco, linhaça, babaçu, amendoim, etc.

Após o processamento físico-químico, o óleo vegetal pode ser utilizado como lubrificante, óleo de cozinha, produção de biocombustível, cosmético, farmacêutico, entre outros.

Como combustível, pode ser usado puro ou misturado com o diesel de petróleo. Porém, o motor do veículo deve ser adaptado para receber essa substância. O aspecto positivo é que quanto maior a quantidade de óleo vegetal no combustível, menor será a emissão de gases poluentes na atmosfera.

Apesar das várias vantagens agregadas à utilização do óleo vegetal como combustível (emite menos poluentes, é fonte renovável, reduz a dependência do petróleo, etc.), existem vários opositores a tal acontecimento. As principais alegações são de que os gêneros alimentícios deveriam ser destinados à alimentação da população carente, além de que esse processo desencadearia alguns problemas ambientais: esgotamento do solo, erosão, etc.

Energia Hidrelétrica


A energia hidrelétrica é uma energia renovável, que é obtida pelos desníveis dos rios. A usina de geração é construída próxima a um rio cujas águas devem ter volume e movimento suficientes para movimentar turbinas, transformando energia potencial em mecânica.

usina Itaipu vista noite
Usina de Itaipu vista de noite
Esse movimento das turbinas ativa geradores de energia, que convertem a energia mecânica em elétrica, e depois de convertida essa energia é repassada para os consumidores. Esse tipo de geração de energia além de não emitir poluentes, é muito comum em países com grande quantidade de rios, como o Brasil.

Mais sobre a energia Hidrelétrica:https://www.engquimicasantossp.com.br/2016/01/energia-hidreletrica-energia-das-aguas.html

Energia Azul


A Energia Azul é a energia obtida pela diferença de concentração do sal de um rio e do mar através da osmose com membranas específicas pra cada tipo de Íon.

energia azul planta osmotica statktraft
Planta de energia osmótica da Statktraft
A ideia é criar uma espécie de bateria nos locais onde o rio desemboca no mar, utilizando as membranas especiais, criando dois polos pela diferença de concentração do sal, sendo um polo negativo e outro positivo.

É considerada uma fonte de energia do futuro, por ser de fonte inesgotável e sem emissão de poluentes.A energia azul foi testada com sucesso em laboratórios, porém, apenas tendo como obstáculo o alto custo das membranas, problema que está sendo resolvido com o desenvolvimento de novas membranas a base de polietileno eletricamente modificado, que é mais barata.

Saiba mais sobre a energia azul: https://www.engquimicasantossp.com.br/2015/05/energia-azul-energia-osmotica.html


Energia da Melanina


A melanina quando reage com a água em presença de luz solar, emite fótons através de sua radiação eletromagnética, que é capaz de gerar uma reação química em ciclo, produzindo energia elétrica, sendo esse ciclo de geração de energia chamado de Ciclo de Geração Infinita de Energia, pois ele dura vários anos.

arturo herrera solis lampadas bateria melanina
Arturo Herrera Solis com suas lampadas que usam bateria de melanina
Saiba mais sobre a energia da melanina: https://www.engquimicasantossp.com.br/2015/05/melanina-uma-fonte-de-energia-renovavel.html

Energia Nuclear


A energia nuclear é a energia que pode ser gerada a partir da fissão do Urânio (ou plutônio) e da fusão do hidrogênio.

parte interna reator tokamak
Parte interna do Reator Tokamak
Saiba mais sobre energia nuclear:

Postagem em formato de vídeo


Referências


Sobre o autor


Pedro Coelho Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou técnico em informática, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e outros cursos. Se você acha legal esse projeto, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e ajude-nos a divulgar essa ideia, compartilhando com seus amigos as nossas postagens.

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