Energia geotérmica

eA energia geotérmica existe desde que o nosso planeta foi criado. Geo significa terra e térmica significa calor, por isso, geotérmica é a energia calorífica que vem da terra.
Alguma vez partiste ao meio um ovo cozido sem lhe tirar a casca? O ovo é como a terra por dentro. A gema amarela é semelhante ao centro da terra, a parte branca corresponde ao manto da terra e a pequena casca protectora assemelha-se á crosta terrestre.
Abaixo da crosta terrestre, ou seja, a camada superior do manto é constituída por uma rocha líquida, o magma (encontra-se a altas temperaturas). A crosta terrestre flutua nesse magma.
Por vezes, o magma quebra a crosta terrestre chegando á superfície, a este fenómeno natural chama-se vulcão e o magma passa a designar-se lava. Em cada 100 metros de profundidade a temperatura aumenta 3º Celsius.

A água contida nos reservatórios subterrâneos pode aquecer ou mesmo ferver quando contacta a rocha quente. A água pode mesmo atingir 148º Celsius.Existem locais, as furnas, onde a água quente sobe até á superfície terrestre em pequenos lagos. A água é utilizada para aquecer prédios, casas ou piscinas no Inverno, e até para produzir electricidade. Em Portugal existem furnas nos Açores.
Em alguns locais do planeta, existe tanto vapor e água quente que é possível produzir energia eléctrica. Abrem-se buracos fundos no chão até chegar aos reservatórios de água e vapor, estes são drenados até á superfície por meio de tubos e canos apropriados.




Através destes tubos a o vapor é conduzido até á central eléctrica geotérmica. Tal como numa central eléctrica normal, o vapor faz girar as lâminas da turbina como uma ventoinha. A energia mecânica da turbina é transformada em energia eléctrica através do gerador. A diferença destas centrais eléctricas é que não é necessário queimar um combustível para produzir electricidade.
Após passar pela turbina o vapor é conduzido para um tanque onde vai ser arrefecido. O fumo branco que se vê na figura é o vapor a transformar-se novamente em água no processo de arrefecimento. A água é de novo canalizada para o reservatório onde será naturalmente aquecida pelas rochas quentes.
Na Califórnia existem 14 locais onde se pode produzir electricidade a partir da energia geotérmica. Alguns deles ainda não são explorados porque os reservatórios subterrâneos de água são pequenos e estão muito isolados ou a temperatura da
água não é suficientemente quente. A energia eléctrica gerada por este sistema na Califórnia é suficiente para abastecer 2 milhões de casas.
O aproveitamento directo do calor existente no interior da terra, nas regiões vulcânicas, tem sido efectuado há já bastantes anos. A utilização de "águas quentes" em fontes termais remonta às civilizações etruscoromanas. Também o aproveitamento dessa energia para cozinhar tem sido feito há já algum tempo - o famoso cozido das furnas, na ilha de S. Miguel, é disso um bom exemplo (colocam-se os ingredientes do cozido num recipiente que é envolvido em serapilheira e atado; seguidamente é introduzido num buraco no solo e é tapado com terra).



Com a utilização indiscriminada dos recursos energéticos não renováveis disponíveis, torna-se cada vez mais necessário recorrer a fontes de energia renováveis como o Sol, o Vento e a Água. A energia dos materiais em fusão no interior da terra – energia geotérmica, pode igualmente ser aproveitada, constituindo, assim, um outro tipo de energia alternativa. Nalguns países como nos Estados Unidos, na Itália e na Islândia têm sido construídas centrais geotérmicas destinadas ao aproveitamento desta energia e à sua conversão em energia eléctrica, evitando-se assim o recurso aos combustíveis fósseis e evitando a emissão de gases poluentes resultantes da utilização de combustíveis fósseis.
Também nos Açores, na ilha de S. Miguel, existe uma central geotérmica, com a capacidade de produzir 4.6 Mwe .
Neste tipo de centrais, aproveita-se a existência de reservatórios de água subterrânea a elevada temperatura, que pode atingir os 370 ºC , em virtude do contacto com as rochas quentes. Abrem-se buracos fundos no chão até chegar aos reservatórios de água e vapor que são drenados até á superfície por meio de tubos e canos apropriados. Através destes tubos, o vapor é conduzido até à central eléctrica geotérmica. Aí, e à semelhança do que se passa numa central eléctrica normal, o vapor faz girar as lâminas da turbina. A energia mecânica da turbina é então transformada em energia eléctrica através do gerador. Após passar pela turbina o vapor é conduzido para um tanque onde vai ser arrefecido transformando-se novamente em água (condensa-se) devido ao processo de arrefecimento. A água é de novo canalizada para o reservatório subterrâneo onde será naturalmente aquecida pelas rochas quentes com que se encontra em contacto, de forma a sustentar a produção.
Em muitas centrais geotérmicas observa-se a emissão de um vapor branco. Contudo é apenas vapor de água e não qualquer outro gás resultante da combustão de fuel, carvão, ... como nas centrais térmicas. Este tipo de centrais contribui para a diversificação das energias alternativas e poupa as fontes não renováveis, sendo, por isso, muito usada em diversos países.
Estima-se que, actualmente, este tipo de centrais satisfazem as necessidades energéticas de cerca de 60 milhões de pessoas em 21 países.
A água aquecida geotermicamente é utilizada para piscicultura, agricultura, aquecimento de casas, processos industriais (secagem de madeira e de alimentos), para impedir que as estradas gelem no inverno (através da instalação de tubos por baixo do pavimento) , ... Em Reykjavik, capital da Islândia, cerca de 95% das casas são aquecidas por este processo, sendo, por isso, considerada uma das cidades menos poluídas do mundo.

A energia do mar


Os oceanos podem ser uma fonte de energia para iluminar as nossas casas e empresas. Neste momento, o aproveitamento da energia dos mar é apenas experimental e raro.Mas como é que se obtém energia a partir dos mares?Existem três maneiras de produzir energia usando o mar: as ondas, as marés ou deslocamento das águas e as diferenças de temperatura dos oceanos.
A energia térmica dos oceanos
O este tipo de energia oceânica usa as diferenças de temperatura do mar. Se alguma vez mergulhares no oceano notarás que a água se torna mais fria quanto mais profundo for o mergulho. A água do mar é mais quente á superfície porque está exposta aos raios solares; é por isso que os mergulhadores vestem fatos próprios para mergulhar em zonas profundas. Os fatos colam-se ao corpo mantendo-o quente.
Pode-se usar as diferenças de temperatura para produzir energia, no entanto, são necessárias diferenças de 38º Fahrenheit entre a superfície e o fundo do oceano. Esta fonte de energia está a ser usada no Japão e no Hawai, mas apenas como demonstração e experiência.

Energia dos oceanos
xistem três formas de aproveitamento da energia dos oceanos: a energia das marés (maré-motriz), associada às correntes marítimas, a energia das ondas, com maior potencial de exploração e a energia térmica dos oceanos.

Maré-motriz
Sistema de geração de energia elétrica que utiliza o movimento de elevação (fluxo) das marés para encher um reservatório e movimentar uma comporta. Quando o nível do mar abaixa (reflui), a comporta se abre, formando uma queda d’água que gira uma turbina ligada a um gerador elétrico. O movimento regular de fluxo e refluxo, a cada 12 horas, é o fator que possibilita o aproveitamento dessa fonte de energia.
Para que este sistema funcione bem são necessárias marés e correntes fortes. Tem que haver um aumento do nível da água de pelo menos 5,5 metros da maré baixa para a maré alta. Existem poucos sítios no mundo onde se verifique tamanha mudança nas marés.

Energia das ondas

O aproveitamento é feito empregando, um conjunto de bóias (distantes uns poucos quilômetros da costa) que utiliza o movimento superficial do mar para gerar eletricidade, através de um equipamento que fica em contato com o fundo do mar. É um processo limpo e, atualmente, já existem algumas usinas funcionando no mundo, entre as quais uma na Escócia (750 kW) e outra (400 kW) na ilha de Açores, em Portugal.
A energia cinética do movimento ondular pode ser usada para pôr uma turbina a funcionar.
No exemplo da figura, a elevação da onda numa câmara de ar provoca a saída do ar lá contido; o movimento do ar pode fazer girar uma turbina. A energia mecânica da turbina é transformada em energia eléctrica através do gerador.
Quando a onda se desfaz e a água recua o ar desloca-se em sentido contrário passando novamente pela turbina entrando na câmara por comportas especiais normalmente fechadas.
Esta é apenas uma das maneiras de retirar energia da ondas. Actualmente, utiliza-se o movimento de subida/descida do onda para dar potência a um êmbolo que se move para cima e para baixo num cilindro. O êmbolo pode pôr um gerador a funcionar.
Os sistemas para retirar energia das ondas são muito pequenos e apenas suficientes para iluminar uma casa ou algumas bóias de aviso por vezes colocadas no mar.

Portugal é hoje um dos países que dominam a tecnologia das centrais de coluna de água oscilante e respectivo equipamento incluindo a conversão por turbina de ar. Uma oportunidade próxima é a construção prevista na Foz do Douro duma central, basicamente do mesmo tipo, integrada numa obra de protecção costeira. É de referir que a tecnologia da coluna de água oscilante, associada a estruturas fixas, tem sido considerada particularmente adequada para sistemas mistos de energia das ondas e eólica offshore, e que há sistemas offshore em desenvolvimento (Japão, Irlanda, reino Unido)


Na evolução dinâmica das indústrias de energia renováveis a energia das ondas está a emergir. A tecnologia é relativamente nova e actualmente ainda não é economicamente competitiva com outras tecnologias mais maduras como o caso da energia eólica, no entanto o interesse por parte dos governos e da indústria continua a crescer sendo perponderante o facto das ondas possuírem elevada densidade energética

Energia hídrica
Nas usinas hidrelétricas, a energia elétrica tem como fonte principal a energia proveniente da queda de água represada a uma certa altura. A energia potencial que a água tem na parte alta da represa é transformada em energia cinética, que faz com que as pás da turbina girem, acionando o eixo do gerador, produzindo energia elétrica.
Utiliza-se a energia hídrica no Brasil em grande escala, devido aos grandes mananciais de água existentes.
Atualmente estão sendo discutidas fontes alternativas para a produção de energia elétrica, pois a falta de chuvas está causando um grande déficit na oferta de energia elétrica. A maior usina hidrelétrica do Brasil é a de Itaipu (Foz de Iguaçu) que tem capacidade de 12600 MW














Energia eólica

• Como funciona?
Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no século V para bombear água para irrigação. Os mecanismos básicos de um moinho de vento não mudaram desde então: o vento atinge uma hélice que ao movimentar-se gira um eixo que impulsiona uma bomba, uma moenda ou, em tempos mais modernos, um gerador de eletricidade. As hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos moinhos porque são mais aerodinâmicas e eficientes. Seu movimento ativa um eixo que está conectado ao gerador de eletricidade.
• Benefícios e desvantagens:
A fonte eólica, como a nuclear, também não emite gases responsáveis pelo aquecimento global e sua tecnologia pode ser instalada em locais isolados.Porém, é um sistema intermitente (se não tem vento, não tem energia) que necessita de uma complementação. Seja através de uma outra usina de outro tipo, seja pelo armazenamento da energia produzida em baterias. O custo desta forma de geração ainda é muito alto principalmente devido a sua baixa eficiência. Muitos ambientalistas questionam a poluição sonora provocada pelo movimento das hélices e os transtornos causados aos pássaros em migração. Além disso, os sistemas que utilizam baterias, também sofrem com o problema da deposição adequada deste material (fonte de ácidos e metais pesados altamente poluentes e nocivos ao meio ambiente) quando de sua substituição, principalmente se instalados em locais isolados.
Existem atualmente, mais de 20 000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo (principalmente no Estados Unidos). Na Europa, espera-se gerar 10 % da energia elétrica a partir da eólica, até o ano de 2030.
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.

Energia geotermica

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Energia geotérmica é a energia produzida de rochas derretidas no subsolo (magma) que aquecem a água no subsolo. Na Islândia, que é um país localizado muito ao Norte, próximo do Círculo Polar Ártico, com vulcanismo intenso, onde a água quente e o vapor afloram à superfície (gêiseres- fig. 3) ou se encontram em pequena profundidade, tem uma grande quantidade de energia geotérmica aproveitável e a energia elétrica é gerada a partir desta.
Figura 3 -Geiseres
As usinas elétricas aproveitam esta energia para produzir água quente e vapor. O vapor aciona as turbinas que geram quase 3 000 000 joules de energia elétrica por segundo e a água quente percorre tubulações até chegar às casas.
Nos Estados Unidos da América há usinas deste tipo na Califórnia e em Nevada. Em El Salvador, 30% da energia elétrica consumida provém da energia geotérmica.


Uma empresa suíça e outra australiana estão competindo entre si para ser a primeira a desenvolver uma forma comercial de aproveitamento da energia geotermal. Esse tipo de energia, além de limpa, está disponível em vários locais do mundo e a oferta é milhares de vezes maior do que a demanda actual.Uma das empresas é a Geopower Basel, sediada na cidade de Basiléia, na Suíça. A outra, a Geodynamics Limited, é baseada em Queensland, na Austrália, mas as perfurações para pesquisa e produção de energia ocorrem na cidade de Innamincka.
O conceito é bastante simples. O núcleo da Terra, composto de rochas incandescentes, é extremamente quente. Esse calor pode ser utilizado para transformar água em vapor que, por sua vez, pode ser empregado para mover turbinas para produzir eletricidade. Além de ser barata e renovável, a energia geotermal tem outra vantagem em relação às outras opções de energias alternativas, como a eólica e a solar: os geradores operam ininterruptamente.
A idéia não é nova e nem prerrogativa dos países ricos. Em 2005, a BBC News publicou uma matéria sobre o Kenya, um país africano bastante pobre que está sobre




uma das regiões com maior potencial geotérmico do mundo. Mas um dos países mais agraciados com potencial energético geotérmico são os riquíssimos Estados Unidos.
Segundo um estudo do MIT publicado pela agência de notícias CNet aproximadamente 40% de todo o vasto território americano possui condições para a geração de energia geotermal. Se todo esse potencial fosse usado, as usinas geotérmicas produziriam 56 mil vezes mais energia do que os americanos gastam atualmente, com impacto ao meio ambiente próximo a zero.
Um investimento de US$ 800 milhões - baixo, para os padrões americanos - poderia levar à produção de produção de todas as 104 usinas nucleares em operação nos Estados Unidos. Em termos mundiais, se todo o potencial da Terra fosse usado, a produção de energia seria 250 mil vezes maior do que a demanda.100 gigawats de energia elétrica até 2050, o equivalente à soma da












• Como funciona?
A energia solar é obtida através da conversão direta da luz natural em eletricidade (efeito fotovoltaico). Esse efeito causa o aparecimento de uma diferença de potencial, nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão. Os raios do sol, ao atingirem o módulo que contém as células fotovoltaicas produzem eletricidade, sob a forma de corrente contínua, similar às das pilhas e baterias automotivas. Esta energia pode ser acumulada em baterias e utilizada à noite ou em longos períodos de mau tempo. Inversores são necessários para converter essa energia elétrica de corrente contínua em corrente alternada, possibilitando a utilização direta em uma residência.

• Benefícios e desvantagens:

A maior vantagem da energia solar é poder ser instalada em locais isolados sem a necessidade de linhas de transmissão. O custo dessa energia ainda é muito elevado e sua aplicação limitada. O maior uso da energia solar, hoje em dia, é em sistemas de aquecimento de água, sem produção de eletricidade.Porém as células fotovoltaicas, assim como as baterias são fabricadas com materiais (ácidos e metais pesados) que podem causar sérios problemas ambientais se não descartados corretamente.









Figura 6 - Painel solar fotovoltaico que usa energia da luz solar para sustentar telefone celular público em local isolado na Austrália.
O sistema de co-geração fotovoltaica também é uma solução; uma fonte de energia fotovoltaica é conectada em paralelo com uma fonte local de eletricidade. Este sistema de co-geração voltaica está sendo implantado na Holanda em um complexo residencial de 5000 casas, sendo de 1 MW a capacidade de geração de energia fotovoltaica. Os Estados Unidos, Japão e Alemanha têm indicativos em promover a utilização de energia fotovoltaica em centros urbanos. Na Cidade Universitária de São Paulo, há um prédio que utiliza este tipo de fonte de energia elétrica.






Está concluída a primeira fase de construção do futuro parque solar denominado Waldpolenz, pertol de Brandis, na Alemanha. Trata-se do maior parque de energia solar do Mundo. Esta unidade de produção de energia solar terá a capacidade de 40 milhões de Kw por hora e deve estar finalizada dentro de dois anos. Os painéis colocados já foram inspeccionados.
Biomassa
São materiais de origem vegetal como lenha, bagaço da cana, resíduos da indústria de papel, etc., além do biogás (obtido pela decomposição do lixo) que podem ser utilizados para produzir calor ou produzir energia num processo similar ao das termelétricas.


A matéria orgânica produzida pelas plantas através da fotossíntese - processo que utiliza a radiação solar como fonte energética - é fonte energética de quase todos os seres vivos. Graças a grande cadeia alimentar, onde a base primária são os vegetais, essa energia é repassada para os animais, diretamente para os herbívoros e destes para os carnívoros primários e secundários. Plantas, animais e seus derivados são biomassa. Sua utilização como combustível pode ser feita na sua forma bruta ou através de seus derivados. Madeira, produtos e resíduos agrícolas, resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, álcool,


óleos animais, óleos vegetais, gás pobre, biogás são formas de biomassa utilizadas como combustível. A renovação na biomassa se dá através do chamado ciclo do carbono. A decomposição ou a queima da matéria orgânica ou de seus derivados provoca a liberação de CO2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam o CO2 e água nos hidratos de carbono, que compõe sua massa viva, liberando oxigênio. Desta forma a utilização da biomassa, desde que não seja de maneira predatória, não altera a composição média da atmosfera ao longo do tempo.
A biomassa pode ser utilizada em diversas formas e estado para obtenção das mais variadas formas de energia seja por conversão direta ou indireta. Como vantagens da utilização da biomassa em substituição aos combustíveis fósseis podemos citar a menor poluição atmosférica global e localizada, estabilidade do ciclo de carbono e maior emprego de mão de obra.
Em relação a outros tipos de energias renováveis, a biomassa, sendo energia química, se destaca pela alta densidade energética e pelas facilidades de armazenamento, conversão e transporte. Outra vantagem é a semelhança entre os motores e sistemas de produção de energia com utilização de biomassa e os que utilizam energias fósseis. De forma que a substituição não teria impacto tão grande na indústria de produção de equipamentos, nem nas bases instaladas de transporte e produção de energia elétrica.

Célula a Combustível



Uma célula a combustível é um dispositivo de conversão de energia eletroquímica, que transforma hidrogênio e oxigênio em eletricidade, calor e água. Ao contrário de uma bateria, uma célula a combustível não necessita ser carregada e produzirá energia continuamente desde que seja fornecido o combustível (hidrogênio). É um processo bastante limpo, porém ainda se encontra em fase de pesquisas e testes. Uma célula a combustível consiste em dois eletrodos (condutor metálico por onde uma corrente elétrica entra num sistema ou sai dele) separados por um eletrólito (condutor de eletricidade, sólido ou liquido, no qual o transporte de carga se realiza por meio de íons). O hidrogênio é alimentado no ânodo (-) (eletrodo para onde se dirigem os íons negativos) e o oxigênio (ou ar) entra na célula através do cátodo (+) (eletrodo de onde partem os elétrons e para onde se dirigem os íons positivos). Através da ação de um catalisador, os átomos de hidrogênio são decompostos em prótons (H+) e elétrons (e-), que seguem caminhos diferentes para o cátodo.
Os prótons (H+) são conduzidos através do eletrólito para o cátodo e os elétrons (e-), que não podem passar através do eletrólito, criam uma corrente elétrica externa que é

Conclusão?

Os dez ministros de Energia dos países da Associação de Nações do Sudeste Asiático (Asean) concordaram hoje em colaborar na pesquisa e desenvolvimento de fontes de energia alternativas, inclusivamente a nuclear, para reduzir a sua dependência do petróleo.
O acordo, assinado pelos ministros durante uma reunião em Singapura, também promove a integração do mercado energético da região. A maioria dos países do grupo importa petróleo e gás natural.
«A Asean não é uma excepção. Como uma das regiões de maior crescimento económico, precisa cada vez mais de aumentar o fornecimento de petróleo», afirmou durante o seu discurso o vice-primeiro-ministro de Singapura, Shunnugan Jayakumar.
A Indonésia é o único membro da Asean que faz parte da Organização dos Países Exportadores de Petróleo (Opep), mas há vários anos a sua produção é menor do que a procura. Já o pequeno sultanato do Brunei exporta cada vez menos petróleo devido à progressiva queda da sua produção.