Aquecimento global e sistema energético sustentável (notas de aula)

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Aquecimento global e sistema energético sustentável (notas de aula)

  1. 1. AQUECIMENTO GLOBAL E SISTEMA ENERGÉTICO SUSTENTÁVEL (Notas de aula) Engo. e Prof. FERNANDO ALCOFORADO
  2. 2. AQUECIMENTO GLOBAL OU EFEITO ESTUFA • O efeito estufa se deve ao aumento da concentração de poluentes na atmosfera • A Terra recebe radiação emitida pelo Sol e devolve grande parte dela para o espaço através de radiação de calor
  3. 3. AQUECIMENTO GLOBAL E EFEITO ESTUFA
  4. 4. AQUECIMENTO GLOBAL OU EFEITO ESTUFA • Os gases responsáveis pelo efeito estufa (vapor d´água, dióxido de carbono, ozônio, CFC´s) absorvem parte da radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra e irradiam por sua vez a energia absorvida de volta para a superfície. • Como resultado, a superfície recebe quase o dobro de energia da atmosfera do que a que recebe do Sol e a superfície fica cerca de 30ºC mais quente do que estaria sem a presença dos gases «de estufa».
  5. 5. AQUECIMENTO GLOBAL OU EFEITO ESTUFA • O crescente aquecimento de estufa é, em grande medida, provocado pelo aprisionamento da radiação solar que entra na atmosfera por meio de poluentes produzidos pelo homem- especialmente o dióxido de carbono e o metano • As conseqüências de um constante aumento do dióxido de carbono atmosférico serão provavelmente catastróficas se outros fatores moderadores não entrarem em cena • Um desses fatores moderadores seria a absorção do excesso de dióxido de carbono e de calor pelos oceanos. Entretanto, a absorção do dióxido de carbono pelos oceanos é lenta. Além disso, os oceanos só podem processar 50% do dióxido de carbono gerado pelo homem
  6. 6. CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA AO AQUECIMENTO GLOBAL Gás Fontes principais Contribuição para o aquecimento global (%) Dióxido de carbono (CO2) Queima de combustíveis fósseis(~77%) e desmatamento (~23%) 55 Clorofluorcarbonos (CFC) e gases relacionados (HFC e HCFC) Diversos usos industriais: refrigeração, produtos de espuma, solventes 24 Metano (CH4) Arrozais,fermentação entérica e escapamento de gás 15 Óxido Nitroso (N2O) Queima de biomassa,uso de fertilizantes e de combustíveis fósseis 6
  7. 7. CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA AO AQUECIMENTO GLOBAL A CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA AO AQUECIMENTO GLOBAL 55% 24% 15% 6% CO2 CFC,HFCeHCFC CH4 N2O
  8. 8. OS GASES-ESTUFA E SUA CONTRIBUIÇÃO AO AQUECIMENTO GLOBAL DE 1880 A 1980 Gases Contribuição (%) Dióxido de carbono 66 Metano 15 CFC-11 e CFC-12 8 Óxido nitroso 3 Diversos 8
  9. 9. OS GASES-ESTUFA E SUA CONTRIBUIÇÃO AO AQUECIMENTO GLOBAL DE 1880 A 1980 OS GASES-ESTUFA E SUA CONTRIBUIÇÃO AO AQUECIMENTO GLOBAL- 1880/ 1980 66% 15% 8% 3% 8% Dióxido de carbono Metano CFC-11 e CFC-12 Óxido nitroso Diversos
  10. 10. EVOLUÇÃO DA TEMPERATURA MÉDIA DO PLANETA
  11. 11. VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DA TERRA DE 1860 A 2004
  12. 12. EVIDÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • A principal evidência do aquecimento global vem das medições de temperatura de estações meteorológicas em todo o globo desde 1860. Os dados mostram que o aumento médio da temperatura foi de 0.6 ± 0.2 ºC durante o século XX. Os maiores aumentos foram em dois períodos: 1910 a 1945 e 1976 a 2000 • É muito provável que os continentes tenham aquecido mais do que os oceanos. Alguns estudos parecem indicar que a variação em irradiação solar pode ter contribuído em cerca de 45–50% para o aquecimento global ocorrido entre 1900 e 2000 • Evidências secundárias são obtidas através da observação das variações da cobertura de neve das montanhas e de áreas geladas, do aumento do nível global dos mares, do aumento das precipitações, da cobertura de nuvens, do El Niño e outros eventos extremos de mau tempo durante o Século XX
  13. 13. EVIDÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • Dados de satélite mostram uma diminuição de 10% na área que é coberta por neve desde os anos 1960. A área da cobertura de gelo no hemisfério norte na primavera e verão também diminuiu em cerca de 10% a 15% desde 1950 e houve retração dos glaciares e da cobertura de neve das montanhas em regiões não polares durante todo o século XX • Estudos divulgados em Abril de 2004 demonstram que a maior intensidade das tempestades estava relacionada com o aumento da temperatura da superfície da faixa tropical do Atlântico. Esses fatores teriam sido responsáveis, em grande parte, pela violenta temporada de furacões registrada recentemente nos Estados Unidos, México e países do Caribe
  14. 14. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • 2 a 4,5 °C. De acordo com estimativas feitas pelo IPCC- Painel Intergovernamental de Mudança Climática da ONU, essa é a faixa de elevação que deve sofrer a temperatura média global até o final deste século. (A previsão foi revista em Setembro de 2006. Anteriormente, a gama prevista era de 1,4 a 5,8 °C.) • 2.000 quilômetros quadrados. Todo ano, áreas desse tamanho se transformam em deserto devido à falta de chuvas.
  15. 15. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • 40% das árvores da Amazônia podem desaparecer antes do final do século, caso a temperatura suba de 2 a 3 graus. • 2.000 metros. Foi o comprimento que a geleira Gangotri (que tem agora 25 km), no Himalaia, perdeu em 150 anos. E o ritmo está acelerando. • 750 bilhões de toneladas. É o total de CO2 na atmosfera hoje.
  16. 16. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • 2050. Cientistas calculam que, quando chegarmos a esse ano, milhões de pessoas que vivem em deltas de rios serão removidas, caso seja mantido o ritmo atual de aquecimento. • A calota polar irá desaparecer por completo dentro de 100 anos, de acordo com estudos publicados pela National Sachetimes de Nova Iorque em julho de 2005. Isso irá provocar o fim das correntes marítimas no Oceano Atlântico, o que fará que o clima fique mais frio gerando a grande contradição de que aquecendo também esfria.
  17. 17. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • O clima ficará mais frio apenas no hemisfério norte. Quanto ao resto do mundo a temperatura média subirá e os padrões de secas e chuvas serão alterados em todo o planeta. • O aquecimento da Terra e também outros danos ao ambiente estão fazendo com que a seleção natural vá num ritmo 50 vezes mais rápido do que o registrado há 100 anos. • De 9 a 58% das espécies em terra e no mar vão ser extintas nas próximas décadas, segundo diferentes hipóteses.
  18. 18. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • Os exemplos de evidências secundárias (diminuição da cobertura de gelo, aumento do nível do mar, mudanças dos padrões climáticos) são exemplos das conseqüências do aquecimento global que podem influenciar não somente as atividades humanas mas também os ecossistemas • O aumento da temperatura global permite que um ecossistema mude; algumas espécies podem ser forçadas a sair dos seus habitats (possibilidade de extinção) devido a mudanças nas condições enquanto outras podem espalhar-se, invadindo outros ecossistemas
  19. 19. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • O efeito estufa contribuirá para diminuir a precipitação atmosférica em algumas áreas do planeta fazendo com que nelas ocorram temperaturas mais elevadas e maior evaporação • O fluxo dos rios poderá diminuir em 50% ou mais podendo alguns deles secarem completamente • Importantes lençóis freáticos poderão ficar seriamente reduzidos, fazendo com que os poços de irrigação sequem • Várias áreas do globo terrestre poderão ficar alagadas por causa da superabundância de precipitações, resultando em extensas inundações
  20. 20. CONSEQÜÊNCIAS DO AQUECIMENTO GLOBAL • Uma outra grande preocupação é o aumento do nível do mar. O nível dos mares está aumentando em 0.01 a 0.025 metros por década o que pode fazer com que no futuro algumas ilhas de países insulares e cidades litorâneas fiquem debaixo d´água. O aquecimento global provoca subida dos mares principalmente por causa da expansão térmica da água dos oceanos • O segundo fator mais importante é o derretimento de calotas polares e camadas de gelo sobre as montanhas, que são muito mais afetados pelas mudanças climáticas do que as camadas de gelo da Groenlândia e Antártica, que não se espera que contribuam significativamente para o aumento do nível do mar nas próximas décadas, por estarem em climas frios, com baixas taxas de precipitação e derretimento • Alguns cientistas estão preocupados de que no futuro, a camada de gelo polar e os glaciares derretam significativamente. Se isso acontecer, poderá haver um aumento do nível das águas, em muitos metros
  21. 21. ELEVAÇÃO DO NÍVEL DOS MARES
  22. 22. PRINCIPAIS CAUSAS DO EFEITO-ESTUFA NA ATMOSFERA Fatores causadores do efeito estufa Contribuição (%) Uso e produção de energia 57 CFC 17 Práticas agrícolas 14 Desmatamento 9 Outras atividades industriais 3
  23. 23. PRINCIPAIS CAUSAS DO EFEITO-ESTUFA NA ATMOSFERAPRINCIPAIS CAUSAS DO EFEITO ESTUFA NA ATMOSFERA 57% 17% 14% 9% 3% Uso e produção de energia CFC Práticasagrícolas Desmatamento Outrasatividadesindustriais
  24. 24. PARTICIPAÇÃO MUNDIAL DAS FONTES DE ENERGIA Fonte de Energia Participação (%) 1998 2010 2020 Petróleo 36 39 38 Carvão 24 28 29 Gás Natural 20 24 25 Renováveis 13 3 4 Nuclear 7 6 4
  25. 25. PARTICIPAÇÃO DAS FONTES DE ENERGIA
  26. 26. RESTRIÇÕES AO MODELO ENERGÉTICO ATUAL 1. A disponibilidade de petróleo, cujas reservas atuais do mundo (2/3) estão concentradas no Golfo Pérsico, impõe limites geográficos e políticos à sua exploração. Segundo o Informe Infra-estrutura do BNDES, no. 21, de abril de 1998, entre os 12 maiores países em reservas provadas de óleo, 8 são da OPEP e possuem 74,4% das reservas mundiais. Regionalmente, as reservas mundiais apresentam a seguinte distribuição: • América do Norte (sem México)……3,2% • América Latina…………………… 13,0% • Europa……………………………. 1,9% • Ex-URSS…………………………. 6,5% • Oriente Médio……………………. 65,0% • África……………………………… 6,4% • Ásia & Pacífico……………………. 4,0% 2. Nada assegura que a “pax americana” estabelecida na região após a Guerra do Golfo e o acordo de paz entre os palestinos e israelenses prevaleçam no futuro. O Oriente Médio continuará ainda por muitos anos como uma área politicamente conturbada. 3. A necessidade de colocar limites à queima de combustíveis fósseis que, a cada ano, contribui para acrescentar toneladas de carbono na atmosfera agravando o efeito estufa, haja vista não ser provável surgir uma solução técnica para este problema.
  27. 27. CUSTOS DAS FONTES DE ENERGIA (US$/MWh) FONTE DE ENERGIA RENOVÁVEL 1980 1988 2000 2030 Eólica 32 8 5 3 Geotérmica 4 4 4 3 Solar fotovoltaica 339 30 10 4 Termosolar (Coletores com gás) 24 8 6 - Termosolar (Receptores parabólicos centrais) 85 16 8 5 Biomassa 5 5 - -
  28. 28. CUSTOS DAS FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEL
  29. 29. CUSTOS DE PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE • Energia eólica- se situa entre 50 e 95 US$/MWh, podendo atingir US$ 30/MWh no ano 2030 • Energia fotovoltaica- se situa entre 500 e 1.160 US$/MWh, podendo alcançar US$ 40 MWh no ano 2030; • Energia termossolar- se situa entre 220 e 730 US$/MWh, podendo alcançar US$ 60/MWh no ano 2030 • Biomassa- se situa entre 45 e 105 US$/MWh podendo alcançar US$ 50/MWh no ano 2030 • PCH- se situa atualmente entre 35 e 145 US$/MWh. • Todos estes números foram calculados considerando-se uma taxa de retorno de 15% ao ano e a vida útil de 20 anos.
  30. 30. O SISTEMA ENERGÉTICO SUSTENTÁVEL • Deve operar com níveis muito inferiores de combustíveis fósseis e, provavelmente, sem energia nuclear. O uso do carvão seria reduzido em 90%. • As energias renováveis (solar, eólica e biomassa) e a energia geotérmica devem ocupar espaços cada vez maiores na matriz energética mundial. • É necessário desenvolver grande esforço voltado para a eficiência energética porque é pouco provável que as energias renováveis venham a se tornar mais baratas do que o petróleo tem sido. • A eficiência energética deve ser aperfeiçoada cada vez mais. O mundo terá que produzir bens e serviços com um terço à metade da energia que utiliza atualmente. • Existem tecnologias que permitem quadruplicar a eficiência dos sistemas de iluminação e duplicar a dos automóveis. • O gás natural será o combustível fóssil predominante no futuro porque produz duas vezes mais energia por quilo de carbono liberado. • Quadruplicar a produção de energia renovável é essencial para se obter um sistema de energia sustentável no futuro.
  31. 31. ESQUEMA DE PRODUÇÃO, TRANSFORMAÇÃO E USO DA ENERGIA
  32. 32. CONSUMO MUNDIAL DE ENERGIA E EMISSÃO DE CO2 PARA UM SISTEMA ENERGÉTICO SUSTENTÁVEL Fonte de Energia 1989 2030 Energia (Mtep) CO2 (milhões de ton.) Energia (Mtep) CO2 (milhões de ton.) Petróleo 3.098 2.393 1.500 1.160 Carvão 2.231 2.396 240 430 Gás Natural 1.707 975 1.750 1.000 Renováveis 1.813 - 7.000 - Nuclear 451 - 0 0 Total 9.300 5.764 10.490 2.590
  33. 33. CUSTO MÉDIO DE PRODUÇÃO, EM US$, POR KILOWATT INSTALADO Energia Nuclear US$ 10.000 Energia Térmica US$ 5.000 Energia Hidráulica (micro usina) US$ 1.600 Energia Hidráulica (mini usina) US$ 800 Energia Hidráulica (grandes usinas) US$ 400
  34. 34. CONSUMO MUNDIAL EM MILHÕES DE kWh (kilowatt hora) 1 Estados Unidos 2.900 2 Bloco da ex URSS 1.700 3 Japão 750 4 China 550 5 Canadá 500 6 Alemanha 500 7 França 400 8 Grã-Bretanha 350 9 Itália 200 10 Brasil 200
  35. 35. BRASIL- PARTICIPAÇÃO DOS ENERGÉTICOS
  36. 36. PIB E ENERGIA FINAL NO BRASIL
  37. 37. MAIORES CONSUMIDORES DE ENERGIA NO BRASIL 1 Indústrias 39 % 2 Uso Público e Transportes 19 % 3 Residências 16 % 4 Setor Energético 9 % 5 Comércio e Serviços 8 % 6 Outros 9 %
  38. 38. FONTES DE ENERGIA NO BRASIL 1 Hidráulicas (Produzidas em Usinas Hidrelétricas) 37 % 2 Derivados do Petróleo Gás Engarrafado (GLP) Gasolina Querozene Óleo Diesel Óleo Combustível 32 % 3 Carvão Vegetal e Lenha 9% 4 Bagaço de Cana 7% 5 Álcool 4% 6 Carvão Mineral 3% 7 Gás Natural 2% 8 Outras Fontes 6%
  39. 39. USINA TERMOELÉTRICA
  40. 40. USINA NUCLEAR
  41. 41. USINA HIDROELÉTRICA
  42. 42. USINA HIDROELÉTRICA
  43. 43. USINA EÓLICA
  44. 44. CÉLULAS DE COMBUSTIVEL- ENERGIA DO FUTURO
  45. 45. APLICAÇÕES DA CÉLULA COMBUSTIVEL • Centrais elétricas estacionárias • Veículos elétricos motorizados • Equipamentos elétricos portáteis
  46. 46. A INSUSTENTABILIDADE DO MODELO ATUAL DE DESENVOLVIMENTO • Com o atual modelo de desenvolvimento da sociedade, não há como evitar a degradação do meio ambiente do planeta e a desintegração social que se prenuncia para o futuro da humanidade. • Para evitar a degradação do meio ambiente e a desintegração social, é imprescindível a implementação do modelo de desenvolvimento sustentável que tem por objetivo atender as necessidades atuais da população da Terra sem comprometer seus recursos naturais legando-os para as gerações futuras.
  47. 47. A NECESSIDADE DE UM CONTRATO SOCIAL PLANETÁRIO • É preciso que se desenvolva entre os povos a noção de patrimônio comum da humanidade (atmosfera, oceanos, florestas, etc.) para cristalizar uma solidariedade planetária com base na qual todos os homens assumam o compromisso pela preservação e boa gestão dos recursos da Terra • A nova ordem mundial a ser edificada deve organizar não apenas as relações entre os homens na face da Terra, mas também suas relações com a natureza • É preciso, portanto, que seja elaborado um novo contrato social planetário que possibilite o desenvolvimento econômico e social e o uso racional dos recursos da natureza em benefício de toda a humanidade

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