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Energia renovável

Predefinição:Fontes de energia renovável

Energia renovável é aquela que vem de recursos naturais que são naturalmente reabastecidos, como sol, vento, chuva, marés e energia geotérmica. É importante notar que nem todo recurso natural é renovável, por exemplo, o urânio, carvão e petróleo são retirados da natureza, porém existem em quantidade limitada. Em 2008, cerca de 19% do consumo mundial de eletricidade veio de fontes renováveis, com 13% provenientes da tradicional biomassa, que é usada principalmente para aquecimento, e 3,2% a partir da hidroeletricidade.[1] Novas energias renováveis (pequenas hidrelétricas, biomassa, eólica, solar, geotérmica, biocombustíveis e evaporação de corpos hídricos[2]) representaram outros 2,7% e este percentual está crescendo rapidamente.[1] A proporção das energias renováveis na geração de eletricidade é de cerca de 18%, com 15% da eletricidade global vindo de hidrelétricas e 3% das demais fontes renováveis de energia.[1][3]

A energia do Sol é convertida de várias formas para formatos conhecidos, como a biomassa (fotossíntese), a energia hidráulica (evaporação), a eólica (ventos) e a fotovoltaica, que contêm imensa quantidade de energia, e que são capazes de se regenerar por meios naturais.

A geração de energia eólica está crescendo à taxa de 30% ao ano, com uma capacidade instalada a nível mundial de 318 105 mil megawatts (MW) em 2013,[4][5] e é amplamente utilizada na Europa, Ásia e nos Estados Unidos.[6] No final de 2009, as instalações fotovoltaicas (PV) em todo o globo ultrapassaram 21 000 MW[7][8][9] e centrais fotovoltaicas são populares na Alemanha e na Espanha.[10] Centrais de energia térmica solar operam nos Estados Unidos e Espanha, sendo a maior destas a usina de energia solar do Deserto de Mojave com capacidade de 354 MW.[11]

A maior instalação de energia geotérmica do mundo é The Geysers, na Califórnia, com uma capacidade nominal de 750 MW. O Brasil tem um dos maiores programas de energia renovável no mundo, envolvendo a produção de álcool combustível a partir da cana de açúcar, e atualmente o etanol representa 18% dos combustíveis automotivos do país.[12] O etanol combustível também é amplamente disponível nos Estados Unidos.

Exemplos de fontes de energia renovável

Eólica, solar e biomassa são três fontes emergentes de energia renovável.

As energias renováveis são consideradas como energias alternativas ao modelo energético tradicional, tanto pela sua disponibilidade (presente e futura) garantida (diferente dos combustíveis fósseis que precisam de milhares de anos para a sua formação) como pelo seu menor impacto ambiental.

Fontes de energia

Ver artigo principal: Fontes de energia

As fontes de energia podem ser divididas em dois grupos principais: permanentes (renováveis) e temporários (não-renováveis). As fontes permanentes são aquelas que têm origem solar, no entanto, o conceito de renovabilidade depende da escala temporal que é utilizado e os padrões de utilização dos recursos.

Assim, são considerados os combustíveis fósseis não-renováveis já que a taxa de utilização é muito superior à taxa de formação do recurso propriamente dito.

Não-renováveis

Os combustíveis fósseis são fontes não-renováveis de energia: não é possível repor o que se gasta, uma vez que podem ser necessários milhões de anos para poder contar novamente com eles. São aqueles cujas reservas são limitadas. As principais são a energia da fissão nuclear e os combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão).

Combustíveis fósseis

Ver artigo principal: Combustível fóssil

Os combustíveis fósseis podem ser usados na forma sólida (carvão), líquida (petróleo) ou gasosa (gás natural). Segundo a teoria mais aceita, foram formados por acumulações de seres vivos que viveram há milhões de anos e que foram fossilizados formando carvão ou hidrocarbonetos. No caso do carvão se trata de bosques e florestas nas zonas húmidas e, no caso do petróleo e do gás natural de grandes massas de plâncton acumuladas no fundo de bacias marinhas ou lacustres. Em ambos os casos, a matéria orgânica foi parcialmente decomposta, pela ação da temperatura, pressão e certas bactérias, na ausência de oxigênio, de forma que foram armazenadas moléculas com ligações de alta energia.

Se distinguem as "reservas identificadas", embora não sejam exploradas, e as "reservas prováveis", que poderão ser descobertas com tecnologias futuras. Segundo os cálculos, o planeta pode fornecer energia para mais 40 anos (se for usado apenas o petróleo) e mais de 200 (se continuar a usar carvão).

Energia nuclear

Ver artigos principais: Energia nuclear, Movimento pró-nuclear e Movimento antinuclear
Ver também: Fusão a frio, Stellarator e Tokamak
Fusão nuclear de deutério-trítio
gerando energia e produzindo como resíduo apenas hélio.

Os núcleos atômicos de elementos pesados, como o urânio, podem ser desintegrados (fissão nuclear ou cisão nuclear) e liberar energia radiante e cinética. Usinas nucleares usam essa energia para produzir electricidade utilizando turbinas a vapor.

Uma consequência da atividade de produção deste tipo de energia são os resíduos radioativos, que podem levar milhares de anos para perder a radioatividade. Reatores de tório, que usam como combustível nuclear o urânio-233, um isótopo do tório, produz um volume de resíduos significativamente menor[15][16] além de não ter utilidade para a fabricação de armas nucleares.[17][18]

Porém existe uma fonte de energia nuclear que não gera resíduos radioativos, a da fusão nuclear, que ocorre quando 4 núcleos de deutério se fundem formando 1 de hélio liberando energia térmica que pode ser usada em turbinas a vapor. A fusão de deutério e trítio (isótopos do hidrogênio ) pode gerar nêutrons, resultando em emissões de radiações perigosas.[19] Entretanto, a fusão nuclear aneutrônica (sem a emissão de nêutrons) é livre destas radiações.[20] O uso de combustíveis aneutrônicos (boro, lítio, hélio-3, etc.),[19] combinado com confinamento inercial a laser,[20] torna esta forma de fusão possível. Mas a reação de fusão ainda não foi conseguida em grande escala a ponto de ser economicamente viável.

Renováveis

Os combustíveis renováveis são combustíveis que usam como matéria-prima elementos renováveis para a natureza, como a cana-de-açúcar, utilizada para a fabricação do etanol e também, vários outros vegetais como a mamona utilizada para a fabricação do biodiesel ou outros óleos vegetais que podem ser usados diretamente em motores diesel com algumas adaptações.

Energia hidráulica

Ver artigo principal: Energia hidráulica
Um dos 3 PELAMIS P-750, motores da energia das ondas, na costa de Peniche, Portugal

A energia hidroelétrica é a energia que se produz em barragens construídas em cursos de água . Essa energia parte da chuva que forma os rios que são represados, a água desses rios faz girar turbinas que produzem energia elétrica.

É encontrada sob a forma de energia cinética, sob diferenças de temperatura ou gradientes de salinidade e pode ser aproveitada e utilizada. Uma vez que a água é aproximadamente 800 vezes mais densa que o ar, requer um lento fluxo ou ondas de mar moderadas, que podem produzir uma quantidade considerável de energia.

Biomassa

Ver artigo principal: Biomassa
O resíduo da cana-de-açúcar pode ser usado como biocombustível.

A energia da biomassa é a energia que se obtém durante a transformação de produtos de origem animal e vegetal para a produção de energia calorífica e elétrica. Na transformação de resíduos orgânicos é possível obter biocombustíveis, como o biogás, o gás de síntese (gasogênio), o bioálcool, a biogasolina, o biodiesel e o etanol de carvão.

A formação de biomassa a partir de energia solar é realizada pelo processo denominado fotossíntese, pelas plantas. Através da fotossíntese, as plantas que contêm clorofila transformam o dióxido de carbono e a água em materiais orgânicos com alto teor energético que, por sua vez, servem de alimento para os outros seres vivos. A biomassa através destes processos armazena a curto prazo a energia solar sob a forma de hidratos de carbono. A energia armazenada no processo fotossintético pode ser posteriormente transformada em calor, liberando novamente o dióxido de carbono e a água armazenados. Esse calor pode ser usado para mover motores ou esquentar água para gerar vapor e mover uma turbina, gerando energia elétrica.

Energia solar

Ver artigo principal: Energia solar
Os painéis fotovoltaicos convertem diretamente a energia luminosa em energia elétrica.

A energia solar é aquela energia obtida pela luz do Sol, pode ser captada com paineis solares nas usinas fotovoltaicas e através de receptores nas usinas térmicas, chamadas usinas heliotérmicas. A energia solar recebida pela Terra é cerca de 5 mil vezes maior do que o consumo mundial de eletricidade e energia térmica somados.[21]

Usina heliotérmica de calha cilindro-parabólico

Existem diferentes tecnologias que utilizam a energia solar, dentre elas estão: energia fotovoltaica, centrais heliotérmicas e o aquecimento solar. Na geração fotovoltaica, a energia luminosa é convertida diretamente em energia elétrica.[22] Nas usinas heliotérmicas, a geração de energia acontece em dois passos: primeiro, os raios solares aquecem um receptor e, depois, este calor é usado para iniciar o processo convencional da geração de energia elétrica por meio da movimentação de uma turbina.[22] No aquecimento solar, a luz do Sol é utilizada para aquecer a água de casas e prédios, o objetivo aqui não é a geração de energia elétrica.[22]

Há dois componentes na radiação solar: radiação directa e radiação difusa. A radiação directa é a que vem diretamente do Sol, sem reflexões ou refrações intermediárias. A difusa, é emitida pelo céu durante o dia, graças aos muitos fenómenos de reflexão e refração da atmosfera solar, nas nuvens, e nos restantes elementos da atmosfera terrestre. A radiação refletida direta pode ser concentrada e utilizada. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa são utilizáveis.

É possível diferenciar entre receptores ativos e passivos, em que os primeiros utilizam mecanismos para orientar o sistema receptor rumo ao sol (chamado seguidor) para melhor atrair a radiação directa.

Uma grande vantagem da energia solar é que ela permite a geração de energia, no mesmo local de consumo, através da integração da arquitetura. Assim, pode ser levada a sistemas de geração distribuída, quase eliminando completamente as perdas ligadas aos transportes, que representam cerca de 40% do total. Porém essa fonte de energia tem o inconveniente de não poder ser usada à noite, a menos que se tenham bateria. .

Energia eólica

Ver artigo principal: Energia eólica
A energia eólica é uma das fontes mais amigáveis de energia renovável para o meio ambiente.

A energia eólica é a energia obtida pela ação do vento, ou seja, através da utilização da energia cinética gerada pelas correntes atmosféricas.

O vento vem da palavra latina aeolicus, relativa à Eolo, deus dos ventos na mitologia grega. A energia eólica tem sido utilizada desde a Antiguidade para mover os barcos movidos por velas ou operação de outras máquinas. É uma espécie de energia verde. Essa energia também vem do Sol, que aquece a superfície da Terra de forma não homogênea, gerando locais de baixa pressão e locais de alta pressão, fazendo com que o ar se mova gerando ventos.

O vento é a fonte renovável de maior sucesso a nível europeu. No entanto há quem se oponha a esta utilização, por motivos estéticos de alteração da paisagem.

Energia geotérmica

Ver artigo principal: Energia geotérmica

A energia geotérmica é a energia do interior da Terra. A geotermia consiste no aproveitamento de águas quentes e vapores para a produção de electricidade e calor. Exemplo: central geotérmica da Ribeira Grande (Açores).

Parte do calor interno da Terra (5 000 °C) chega à crosta terrestre. Em algumas áreas do planeta, próximas à superfície, as águas subterrâneas podem atingir temperaturas de ebulição, e, dessa forma, servir para impulsionar turbinas para eletricidade ou aquecimento. A energia geotérmica é aquela que pode ser obtida pelo homem através do calor dentro da terra. O calor dentro da terra ocorre devido a vários fatores, entre eles o gradiente geotérmico e o calor radiogênico. Geotérmica provém do grego geo, "Terra" e Thermo, "calor", literalmente "calor da Terra".

Energia maremotriz

Ver artigo principal: Energia maremotriz
Central eléctrica maremotriz no estuário do Rio Rance, ao noroeste da França.

A energia dos mares é a energia que se obtém a partir do movimento das ondas, a das marés ou da diferença de temperatura entre os níveis da água do mar.

Ocorre devido à força gravitacional entre a Lua, a Terra e o Sol, que causam as marés, ou seja, a diferença de altura média dos mares de acordo com a posição relativa entre estes três astros. Esta diferença de altura pode ser explorada em locais estratégicos como os golfos, baías e estuários que utilizam turbinas hidráulicas na circulação natural da água, junto com os mecanismos de canalização e de depósito, para avançar sobre um eixo. Através da sua ligação a um alternador, o sistema pode ser usado para a geração de eletricidade, transformando, assim, a energia das marés, em energia elétrica, uma energia mais útil e aproveitável.

A energia das marés têm a qualidade de ser renovável, como fonte de energia primária não está esgotada pela sua exploração e, é limpa, uma vez que, na transformação de energia não produz poluentes derivados na fase operacional. No entanto, a relação entre a quantidade de energia que pode ser obtida com os actuais meios económicos e os custos e o impacto ambiental da instalação de dispositivos para o seu processo impediram uma notável proliferação deste tipo de energia.

Outras formas de extrair energia a partir da energia das ondas oceânicas são, a energia produzida pelo movimento das ondas do oceano e de energia devido ao gradiente térmico, que faz uma diferença de temperatura entre as águas superficiais e profundas do oceano.

Energia do hidrogênio

Ver artigo principal: Economia do hidrogênio
BMW Hydrogen 7, veículo com motor de combustão interna a hidrogênio.

A energia do hidrogênio é a energia que se obtém da combinação do hidrogênio com o oxigênio produzindo vapor de água e libertando energia que é convertida em eletricidade. Existem alguns veículos que são movidos a hidrogênio.

Embora não seja uma fonte primária de energia, o hidrogênio se constitui em uma forma conveniente e flexível de transporte e uso final de energia, pois pode ser obtido de diversas fontes energéticas (petróleo, gás natural, eletricidade, energia solar) e sua combustão não é poluente (é produto da combustão da água), além de ser uma fonte de energia barata.

O uso do hidrogênio como combustível está avançando, havendo vários protótipos de carros nos países desenvolvidos que são movidos a hidrogênio, que gera eletricidade, e descarregam água em seus escapamentos. Calcula-se que já na próxima década existirão modelos comerciais de automóveis elétricos cujo combustível será o hidrogênio líquido.

Vantagens e desvantagens

Energias ecológicas

A primeira vantagem de certa quantidade de recursos energéticos renováveis é que não produzem emissões de gases de efeito estufa nem outras emissões, ao contrário do que acontece com os combustíveis, sejam fósseis ou renováveis. Algumas fontes não emitem dióxido de carbono adicional, exceto aqueles necessários para a construção e operação, e não apresenta quaisquer riscos adicionais, tais como a ameaça nuclear.

No entanto, alguns sistemas de energias renováveis geram problemas ecológicos particulares. Assim, as primeiras turbinas eólicas estavam perigosas para as aves, como as suas lâminas giravam muito rapidamente, enquanto as hidroeléctricas podem criar barreiras à migração de certos peixes, um problema grave em muitos rios do mundo (nos rios na região noroeste da América do Norte que desembocam para o Oceano Pacífico, a população de salmão diminuiu drasticamente).

Natureza difusa

Bateria de painéis solares.

Uma vez que algumas das fontes de energia renováveis proporcionam uma energia de uma relativamente baixa intensidade, distribuídas em grandes áreas, são necessários novos tipos de "centrais" para transformá-los em fontes utilizáveis. Para 1 000 kWh de electricidade, consumo anual per capita nos países ocidentais, o proprietário de uma casa localizada em uma zona nublada da Europa tem de instalar oito metros quadrados de painéis fotovoltaicos (supondo um rendimento médio de 12,5% da energia).

No entanto, com quatro metros quadrados de coletores solares térmicos, um lar pode chegar muito da energia necessária para a água quente sanitária, porém, devido ao aproveitamento da simultaneidade, os prédios de apartamentos podem alcançar o mesmo retorno com menor superfície de colectores e, sobretudo, com muito menor investimento por agregado familiar.

Um problema inerente à energia renovável é o seu caráter difuso, com exceção da energia geotérmica, que, no entanto, só está disponível quando a crosta é fina, como as fontes quentes e gêiseres.

Irregularidade

A produção de energia elétrica exige uma permanente fonte de energia confiável ou suporte de armazenamento (bomba hidráulica para armazenamento, baterias, futuras pilhas de hidrogênio, etc). Assim, devido ao elevado custo do armazenamento de energia, um pequeno sistema autônomo é raramente econômico, exceto em situações isoladas, quando a ligação à rede de energia implica custos mais elevados.

Fontes renováveis poluentes

Em termos de biomassa, é certo que armazena um ativo de dióxido de carbono, formando a sua massa com ele e liberando o oxigênio de novo, enquanto para queimar novamente, combinam-se o carbono com o oxigénio para formar o dióxido de carbono novamente. Teoricamente o ciclo fechado não teria emissões de dióxido de carbono, apesar das emissões serem o produto de combustão fixo na nova biomassa. Na prática, é empregada a energia poluente no plantio, na colheita e na transformação, pelo que o saldo é negativo. Porém o saldo de energias não renováveis é muitas vezes mais negativo.

Além disso, a biomassa não é verdadeiramente inesgotável, mesmo sendo renovável. A sua utilização pode ser feita apenas em casos limitados. Há dúvidas quanto à capacidade da agricultura para fornecer as quantidades de massa vegetal necessário, se esta fonte se popularizar, que está se demonstrando pelo aumento de preços de grãos, devido à sua utilização para a produção de biocombustíveis. Por outro lado, todos os biocombustíveis produzidos produzem maior quantidade de dióxido de carbono por unidade de energia produzida ao equivalente fóssil. Mas essa emissão maior é absorvida na produção do biocombustível pelo processo de fotossíntese.

A energia geotérmica é muito restrita, não só geograficamente, mas algumas das suas fontes são consideradas poluentes. Isso ocorre porque a extração de água subterrânea em altas temperaturas geradas pelo arrastar para a superfície de sais minerais indesejáveis e tóxicos.

Diversidade geográfica

A diversidade geográfica dos recursos é também significativa. Alguns países e regiões são significativamente melhores do que outros recursos, nomeadamente no setor das energias renováveis.

Alguns países têm recursos significativos perto dos principais centros de habitação em que a procura de eletricidade é importante. A utilização desses recursos em grande escala requer, no entanto, investimentos consideráveis no tratamento e redes de distribuição, bem como na casa de produção.

Além disso, diferentes países têm diferentes potencialidades energéticas, este fator deve ser tido em conta no desenvolvimento das tecnologias a por em prática. Mas isso pode ser resolvido produzindo os biocombustíveis em países tropicais, com maior incidência de luz solar, e os levando para os países menos providos de Sol. Dessa maneira o problema de transporte de energia seria resolvido.

Administração das redes elétricas

Se a produção de eletricidade a partir de fontes renováveis está generalizada, os sistemas de distribuição e transformação não seriam tão grandes distribuidores de eletricidade, mas funcionariam localmente, a fim de equilibrar as necessidades das pequenas comunidades. Os que possuem energia em excesso venderiam aos setores com déficit, quer dizer, o funcionamento da rede deverá passar de uma "gestão passiva", onde alguns produtores estão ligados e que o sistema é orientado para obter eletricidade "descendente" para o consumidor, para a gestão "ativa", onde alguns produtores são distribuídos na rede que devem monitorar constantemente as entradas e saídas para assegurar o equilíbrio do sistema local. Isso iria exigir grandes mudanças na forma de gerir as redes.

No entanto, a pequena utilização de energias renováveis, o que muitas vezes podem ocorrer no local, reduz a necessidade de ter sistemas de distribuição de eletricidade. Atuais sistemas, raramente e economicamente rentáveis, revelaram que uma família média que tem um sistema solar com armazenamento de energia e painéis de dimensão suficiente, só tem que recorrer a fontes externas de energia elétrica em algumas horas por semana. Portanto, aqueles que apóiam a energia renovável pensam que a eletricidade dos sistemas de distribuição deveriam ser menos importantes e mais fáceis de controlar.

Implementação

Investimentos

Em 2009 a China aplicou US$ 34 bilhões[23] na geração de energias renováveis. Com quase o dobro do investimento realizado pelos EUA, a China passou a liderar o ranking de países que mais investem em energias renováveis no mundo. O Brasil apareceu em 5º lugar com R$ 13,2 bi.

Pandemia de COVID-19 e a Invasão da Ucrânia pela Rússia

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Ver também

Referências

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 REN21 (2010). Renewables 2010 Global Status Report Arquivado em 20 de agosto de 2010, no Wayback Machine. p. 15-16.
  2. ↑ 2,0 2,1 Cavusoglu, Ahmet-Hamdi; Chen, Xi; Gentine, Pierre; Sahin, Ozgur (26 de setembro de 2017). «Potential for natural evaporation as a reliable renewable energy resource». Nature Communications (em English). 8 (1). ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-017-00581-w 
  3. ↑ REN21 (2008). Global Status Report 2007 Arquivado em 29 de maio de 2008, no Wayback Machine. REN21 Secretariat, 51 pages.
  4. ↑ GWEC 2013
  5. ↑ REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update Arquivado em 12 de junho de 2009, no Wayback Machine. p. 9.
  6. ↑ Global wind energy markets continue to boom — 2006 another record year (PDF).
  7. ↑ James Russell. Record Growth in Photovoltaic Capacity and Momentum Builds for Concentrating Solar Power Vital Signs, June 03, 2010.
  8. ↑ REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update Arquivado em 12 de junho de 2009, no Wayback Machine. p. 12.
  9. ↑ REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update Arquivado em 12 de junho de 2009, no Wayback Machine. p. 15.
  10. ↑ World's largest photovoltaic power plants
  11. ↑ Solar Trough Power Plants (PDF).
  12. ↑ «America and Brazil Intersect on Ethanol». Consultado em 31 de julho de 2010. Arquivado do original em 26 de setembro de 2007 
  13. ↑ «Poderia a água em evaporação ser a próxima moda em energia renovável? - Gizmodo Brasil». gizmodo.uol.com.br (em português). Consultado em 27 de setembro de 2017 
  14. ↑ [1]
  15. ↑ Evans-Pritchard, Ambrose (20 de março de 2011). «Safe nuclear does exist, and China is leading the way with thorium». The Daily Telegraph (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2020 
  16. ↑ W. MOIR, RALPH; TELLER, EDWARD (30 de dezembro de 2004). «THORIUM-FUELED UNDERGROUNDPOWER PLANT BASED ON MOLTENSALT TECHNOLOGY» (PDF). Web.archive.org (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2020 
  17. ↑ Chang, Kenneth (5 de março de 2002). «Alvin Radkowsky, 86, Developer Of a Safer Nuclear Reactor Fuel». The New York Times (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2020 
  18. ↑ Martin, Richard. Superfuel: Thorium, the Green Energy Source for the Future. Palgrave–Macmillan (2012), (em inglês), Consultado em 4 de outubro de 2020.
  19. ↑ 19,0 19,1 Victoria Flório (dezembro de 2016). «Física: Mineração de hélio-3 na lua» (PDF). Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência. Consultado em 21 de abril de 2022 
  20. ↑ 20,0 20,1 Maurizio Di Paolo Emilio (7 de julho de 2021). «EFS's Aneutronic Fusion Reactor Project». Power Electronics News (em inglês). Consultado em 21 de abril de 2022 
  21. ↑ Plataforma Online de Energia Heliotérmica. «O Sol: fonte de energia». Consultado em 21 de maio de 2015 
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 Plataforma Online de Energia Heliotérmica. «Comparação com outras tecnologias». Consultado em 21 de maio de 2015 
  23. ↑ «China ultrapassou EUA como maior investidor em energia limpa em 2009» 🔗. Consultado em 16 de março de 2010 

Bibliografia

Predefinição:Refbegin

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