Fontes de Energia – Tipos e Características

TIPOS E CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE ENERGIA

Essas substâncias, por meio de um processo de transformação, proporcionam energia para que o homem possa cozinhar seu alimento, aquecer seu ambiente, produzir combustíveis, entre outras atividades. Porém, foi com o advento do modelo econômico capitalista, baseado num intenso processo de produção e consumo, que a utilização das fontes energéticas teve um aumento extraordinário, pois o setor industrial é altamente dependente de energia para o funcionamento das máquinas, em especial das fontes de origem fóssil (petróleo, gás natural e carvão mineral).

As fontes de energia podem ser classificadas a partir de alguns critérios em diversas formas:

• Classificação quanto ao uso na sociedade:

– Energias Tradicionais – Fontes de energia predominantes na sociedade, como o carvão mineral e o petróleo.

– Energias Alternativas – Fontes de investimento mais recente pelo alto custo do petróleo, como a eólica, solar, nuclear e os biocombustíveis.

• Classificação quanto a origem das fontes de energia:

– Combustíveis Fósseis – Carvão mineral, petróleo e gás natural.

– Combustíveis Alternativos – Solar, eólica, biocombustíveis etc.

• Classificação quanto a esgotabilidade:

– Fontes Renováveis – São aquelas que após a sua utilização e exploração são repostas pela natureza de maneira “rápida” (exemplo: água dos rios; vento).

– Fontes Não Renováveis – São aquelas que após a sua utilização são repostas apenas depois de um longo período de bilhões e milhões de anos (exemplo: carvão mineral; petróleo; urânio).

• Classificação quanto ao impacto ambiental:

– Fontes Limpas – Aquelas que geram baixa poluição atmosférica, como a solar e a eólica.

– Fontes Poluentes – Aquelas que emitem grande quantidade de gases poluentes, como o petróleo e o carvão mineral.

Os biocombustíveis são alvo de críticas, pois para serem produzidos precisam de biomassa que antes era utilizada como alimento (como o etanol de milho dos EUA). Com isso, seriam parcialmente responsáveis por provocar aumento do custo dos alimentos. Ou seja, investir em biocombustíveis poderia ocupar muitas terras agrícolas e acabar aumentando o preço e reduzindo a oferta de alimento à população mundial.

As energias solar e eólica, apesar do grande potencial natural, ainda são demasiadamente caras para a maioria dos países. São raros os países que já tem uma grande produção destas energias – a Alemanha é um exemplo. Por isso, dentre as soluções renováveis, os biocombustíveis e a energia hidrelétrica são os mais viáveis atualmente. Os biocombustíveis, mesmo gerando gases, são considerados limpos pois a emissão de poluentes é muito menor. Já as usinas hidrelétricas, mesmo produzindo impactos ambientais, normalmente são consideradas limpas por não emitirem gases poluentes de forma direta. No mundo, os combustíveis fósseis correspondem a cerca de 80% do consumo de energia. As fontes renováveis, representam apenas 13%. Logo, podemos afirmar que a matriz energética mundial é suja, mas que há esforços para aumentar o uso de fontes renováveis.

FONTES PRINCIPAIS E TIPOS DE USINAS GERADORAS DE ELETRICIDADE

CARVÃO MINERAL

O carvão mineral é oriundo da decomposição das florestas que ocorreram no período Carbonífero, da era primária, sendo uma das formas em que o elemento carbono é encontrado no globo terrestre. Na formação do carvão mineral ocorre um processo no qual há transformação da celulose, com a saída de íons de hidrogênio e oxigênio e um aumento no enriquecimento do carbono, dando origem à hulha. A hulha pode ser originada pela decomposição de florestas no próprio local, ou ainda, pela sedimentação de detritos vegetais trazidos pelas águas. Assim pode-se dizer que as jazidas de carvão representam restos de vegetais que foram transformados no local, ou transportados por longas distâncias, onde ocorreu a decomposição da celulose pela ação de bactérias. A boa qualidade do carvão depende da pequena quantidade de minerais existentes em sua composição, pois estes minerais não queimam e ainda roubam calor.

A figura acima representa os Tipos de Carvão Mineral. 

O carvão mineral é um combustível fóssil não renovável extremamente importante para a economia de países como China, Estados Unidos e Índia, mas é o responsável pela emissão de uma grande quantidade de poluentes na atmosfera. Apesar de ser uma fonte esgotável, estima-se que as reservas carboníferas durem muito mais do que as de petróleo.

Na figura abaixo estão representados os Maiores produtores mundiais de carvão mineral.

PETRÓLEO

É considerado uma fonte de energia não renovável, de origem fóssil e é matéria-prima da indústria petrolífera e petroquímica. O petróleo bruto pode ser do tipo óleo leve ou óleo pesado, e é encontrado em rochas de bacias sedimentares. Existem reservatórios de petróleo em diversas profundidades, sendo que os mais pastosos e pesados se encontram em locais rasos, enquanto o óleo leve (e de melhor qualidade) é obtido através de perfurações em grandes profundidades.

O petróleo ocorre em muitas partes do mundo. Extensos depósitos têm sido encontrados no golfo Pérsico, nos Estados Unidos, no Canadá, na Rússia (nos Urais e na Sibéria ocidental), na Líbia, no delta do rio Níger, na Venezuela, no golfo do México e no mar do Norte.

Contudo, é importante entender que não necessariamente os maiores produtores são os maiores consumidores. Além disso, nem todos que possuem as maiores reservas, como a Venezuela, possuem óleo da melhor qualidade. Daí a importância de comparar quais são as maiores reservas, quem são os maiores produtores e quais são os principais consumidores de petróleo e seus derivados.

Após a seleção do tipo desejável de óleo cru, os mesmos são refinados através de processos que permitem a obtenção de óleos básicos de alta qualidade, livres de impurezas e componentes indesejáveis. Chegando às refinarias, o petróleo cru é analisado para conhecer-se suas características e definir-se os processos a que será submetido para obter-se determinados subprodutos.Evidentemente, as refinarias, conhecendo suas limitações, já adquirem petróleos dentro de determinadas especificações. Os principais produtos provenientes da refinação de petróleo são: gás combustível; GLP; gasolina; nafta; querosene; óleo diesel; óleos lubrificantes; óleos combustíveis; matéria-prima para fabricar asfalto e parafina.

Na figura abaixo estão representados os Maiores produtores mundiais de petróleo (2016):

Em meados do século XIX, a necessidade de combustível para iluminação (principalmente querosene, mas em algumas áreas, gás natural) levou ao desenvolvimento da indústria do petróleo e o crescimento do transporte motorizado fez com que a demanda crescesse muito rapidamente. Hoje em dia, o petróleo fornece uma grande parte da energia mundial utilizada no transporte e é a principal fonte de energia para muitas outras finalidades. Além disso, é usado como matéria-prima para obter milhares de produtos petroquímicos. Os hidrocarbonetos são, sem dúvida, os produtos comerciais de maior consumo no planeta Terra. Nos finais da década de 1960-70 o consumo mundial era de 2,5 bilhões de toneladas por ano e nos últimos 20 anos houve um aumento anual de 10%.

Atualmente, os derivados do petróleo correspondem a cerca de 50% do global dos produtos do mercado mundial. O comércio do petróleo e derivados é controlado por um pequeno número de gigantescas empresas que dirigem toda a cadeia de produção, de tratamento e de transporte, desde o poço até ao consumidor, no que um dia já foi chamado de Cartel das Sete Irmãs.

GÁS NATURAL

Sua composição varia conforme o lugar onde se forma. É constituído principalmente por CH4. Desprende-se da crosta terrestre nas regiões petrolíferas, sendo a maior fonte natural de metano. O gás natural é usado como combustível em residências, nos fogões, aquecedores de água e, em países de clima frio, nos sistemas de calefação. É utilizado também como combustível industrial no aquecimento de caldeiras onde água é transformada em vapor. Este, por sua vez, é utilizado para movimentar turbinas.

O gás natural não é usado apenas como combustível. Diversos subprodutos do gás natural bruto, como o metano, o etano, o propano e o butano são usados como matéria-prima na obtenção de substâncias sintéticas. Os subprodutos do gás natural são separados uns dos outros por compressão, que os transforma em líquidos a temperaturas diferentes.

USINAS TERMOELÉTRICAS

A produção de eletricidade geralmente é feita em usinas. As principais são as usinas termoelétricas, as termonucleares e as hidrelétricas. Uma usina termoelétrica produz energia elétrica a partir da queima de carvão, óleo combustível ou gás natural em uma caldeira projetada para esta finalidade específica. Nas usinas convencionais, a primeira etapa consiste na queima de um combustível fóssil, como carvão, óleo ou gás, transformando a água em vapor com o calor gerado na caldeira. Em seguida, este vapor, em alta pressão, é usado para girar a turbina, que por sua vez aciona o gerador elétrico. Na terceira etapa, o vapor é condensado, transferindo o resíduo de sua energia térmica para um circuito independente de refrigeração, retornando a água à caldeira e, assim, completando o ciclo.

A principal vantagem deste tipo de usina é poderem ser construídas onde são mais necessárias, economizando assim o custo das linhas de transmissão. Contudo, são extremamente poluentes e produzem energia mais cara do que as usinas hidrelétricas.

USINAS TERMONUCLEARES

A energia nuclear é liberada durante a fissão ou fusão dos núcleos atômicos. Ou seja, existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: a fissão nuclear, onde o núcleo atômico se subdivide em dois ou mais, e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para produzir um novo núcleo. A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis, não lançando na atmosfera gases tóxicos, e não sendo responsável pelo aumento do efeito estufa.

Países desenvolvidos são os que mais utilizam energia nuclear, pois o custo da tecnologia e da construção de usinas é elevado. Dentre os principais utilizadores de centrais nucleares estão França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coreia do Norte, Paquistão, Índia, entre outros. Levando-se em consideração a produção total de energia elétrica no mundo, a participação da energia nuclear saltou de 0,1% para 17% em 30 anos, fazendo-a aproximar-se da porcentagem produzida pelas hidrelétricas.

No caso das usinas nucleares, pouco espaço é ocupado, sem maiores prejuízos imediatos aos cidadãos e ao equilíbrio ecológico. Entretanto, as preocupações são imensas. Um acidente pode afetar seriamente a saúde de milhões de pessoas e causar danos irreparáveis à natureza. Ao longo da História houve dois importantes acidentes envolvendo o uso da energia nuclear, que geraram discussões acerca de suas vantagens versus o perigo que representa para a população mundial.

Em 1986, um experimento malconduzido, aliado a problemas estruturais da usina e outros fatores, causou a explosão do quarto reator de Chernobyl, na Ucrânia (antiga União Soviética). Cerca de 31 pessoas morreram na explosão e durante o combate ao incêndio. Outras centenas faleceram depois, por causa da exposição aguda à radioatividade, num grau 400 vezes maior que o da bomba de Hiroshima. Já em 2011, houve um novo acidente nuclear, desta vez na Central Nuclear de Fukushima, no Japão, causado pelo derretimento de três dos seis reatores nucleares da usina.

Usinas Hidroelétricas

Um corpo ganha velocidade à medida que vai caindo. Com o aumento da velocidade, o corpo vai ganhando energia. Mas não é preciso que a queda seja vertical para que haja ganho de energia, pois num plano inclinado também há aumento progressivo de energia. Com base neste último princípio, o homem construiu as grandes usinas hidrelétricas, que constituem a utilização da energia dos planos inclinados dos rios para a posterior geração da eletricidade. Atualmente, um quinto de toda energia elétrica do mundo é produzido em hidrelétricas.

O fluxo das águas de um rio não se apresenta o mesmo durante o ano inteiro, sendo influenciado pelas chuvas: aumenta o volume na estação das águas e dá-se o inverso na estação das secas. Dizse, por isso, que a vazão dos rios se modifica de acordo com a estação do ano. Sendo assim, é necessário estudar muito bem o regime de um rio antes de começar a edificação de uma usina.

Os rios mais adequados para a construção de hidrelétricas são os de planalto, dotados de maiores inclinações, mas são justamente estes os mais sujeitos a grandes variações da vazão. Então, para o aproveitamento de rios desse tipo, é necessário regularizar a vazão, a fim de que a usina possa funcionar o ano inteiro, com toda a potência instalada.

A regularização do regime de um rio só é possível com a construção de barragens sólidas, de modo a poder fechar o leito do rio. Nesse paredão as águas vão se acumulando, e, quando o rio está muito baixo ou quase seco, são abertas as comportas conforme a necessidade, obtendo-se dessa maneira uma vazão média constante o ano todo.

Desviada a água, ela penetra em tubos de grande diâmetro, chamados tubos de carga, através dos quais desce até chegar às turbinas, cujas paletas ela irá movimentar. As turbinas em geral são montadas no mesmo eixo do dínamo, de forma que o movimento provocado pela energia mecânica da água no rotor da turbina resultará em eletricidade no gerador. A água depois volta ao rio, através dos canais de descarga.

Muitas vezes, devido a irregularidades das condições pluviométricas e à consequente diminuição do volume dos cursos de água, as usinas hidrelétricas necessitam da complementação de usinas termelétricas (movimentadas pelo vapor produzido através da queima de combustível).

Portanto, percebe-se que gerar eletricidade não é nada simples. Para a construção de uma usina hidrelétrica, o investimento financeiro costuma ser altíssimo e os prejuízos para a natureza e a população podem ser enormes e, muitas vezes, irreversíveis. Extensas áreas têm de ser inundadas para a formação dos reservatórios d’água que abastecem as usinas. Espécies da fauna e da flora correm o risco de desaparecer, se não forem tomados os devidos cuidados, assim como povoados ficam submersos – e sua população é obrigada a se deslocar para outros locais.