O documento discute as diferentes formas e fontes de energia. Apresenta as principais transformações de energia ao longo da história, como a máquina a vapor e a eletricidade. Explica também os conceitos de energia primária, secundária e final, além das leis da termodinâmica e a importância da conservação da energia no universo.

1. Não renovável ENERGIA OVERVIEW Formas Fontes Conceitos Furukawa - IFUSP Yamamura - FUNDUNESP

2. O que o move?

3. Energia Não tem peso nem cor... ...tampouco cheiro! Mas pagamos por ela! Não podemos vê-la diretamente... ... Mas podemos percebê-la nas mudanças e transformações por ela produzidas.

4. A energia esta envolvida em todas as ações que ocorrem no Universo.

5. enérgeia ENERGIA Capacidade de um agente para realizar trabalho Produção de movimento contra uma resistência Origem da palavra ENERGIA

6. Energia é habilidade para realização de certo trabalho . Iluminação Crescimento Aquecimento Movimento Comunicação

7. A Energia pode se tornar presente sob diversas formas Energia Radiante ou Luminosa Energia Química Energia Mecânica Potencial Gravitacional Cinética Energia Interna Energia Elétrica Energia Nuclear Energia Eólica

8. Em ação, a energia se transforma de uma forma em outra . Exemplo

9. Conversores mecanismos, naturais ou inventados, transformam energia de uma forma para outra.

10. Processo natural de conversão de energia. FOTOSÍNTESE

11. 6CO 2 + 6H 2 O + Radiação solar = 6[CH 2 O] + 6O 2 Corpúsculo portador de clorofila existente no interior de células das folhas. Processo da Fotosíntese Estrutura Organizada

12. Pirâmide alimentar e transformações de energia

13. Uma breve frisa do tempo 11,8 bilhões de ano 1 a molécula organica : transformação de energia solar em energia química Conversores de Energia 2.500 a. C - Barco a vela 100 a. C – Moinho hidráulico 950 D.C – Moinho de vento 1769 – Máquina vapor 1800 – Pilha elétrica 1814 – Locomotiva a vapor 1827 – Turbina hidráulica 1831 – Indução eletromagnética 1866 – Dinamo 1878 – Lampada incandescente 1882 – Central hidroelétrica 1884 – Turbina a vapor 1893 – Motor diesel 1933 – Fissão nuclear 1953 – Célula fotovoltaica Buscar: Hot Big Bang

14. Lei da Conservação da Energia 1 o Princípio da Termodinâmica O uso da energia implica em transformá-la de uma forma para outra... Energia total antes da explosão = Energia total após a explosão porém ela, a energia, não é criada nem destruida. Sejam quantas forem as transformações, a quantidade total de energia no Universo permanece constante.

15. As transformações não alteram a quantidade de energia do Universo. Embora permaneça inalterada, ... ... em cada transformação, a parcela da energia disponível torna-se cada vez menor. 2 o Princípio da Termodinâmica Na maioria das transformações parte da energia converte em calor... ... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhança torna-se , cada vez menos disponível, para realização de trabalho. A energia total do Universo não muda, mas a parcela disponível para realização de trabalho, torna-se cada vez menor.

16. Fontes de energia Fontes Primárias Recursos enérgéticos disponíveis na natureza ou que dela podem ser obtidos de forma direta. Ex. PETRÓLEO Transformação Fontes Secundárias Produtos energéticos oriundos de Fontes Primárias mediante processo de transformação. Ex. ÓLEO DIESEL

17. Fontes Primárias de Energia Petróleo Gás Natural Carvão mineral Minério de Urânio Biomassa Sol Vento Hidráulica Fontes Não Renováveis Milhões de ano para a formação Suprimento limitado Fontes Renováveis Recompostas em curto espaço de tempo

18. Mecânica : marés . Calor: geotérmica. Processos nucleares por fusão . Não solares Várias formas: biomassa ; hídraulica ; eólica ; solar direta ; solar fotovoltaica; ondas marítimas . Solares Renováveis Recursos que se recuperam cíclica e naturalmente . Combustíveis nucleares. Não solares Sólida : petróleo pesado ; areia betuminosa ; xisto ; série lignocelulósica (turfa, linhito, hulha ou carvão e antracito). Líquida: petróleo cru. Gasosa : gás natural. Solares Não renováveis Recursos que se esgotam com o uso .

20. Fontes secundárias de energia Petróleo Gasolina Óleo combustível GLP Óleo Diesel ... Centro de Transformação Refinarias Cana de açucar Fonte Primária Fonte Secundária Destilarias Açucar Alcool Bagaço

21. Energia Primária, Secundária e Final Fonte Primária Energia Primária Fonte Secundária Energia Secundária Centro de Transformação Centro de Transformação Conversor Energia útil Energia Final

22. Energia Renovável Obtidas de fontes primárias renovavéis Capturada das marés Energia maremotriz Uso do calor do planeta Terra Energia geotérmica Gerada pelo vento Energia eólica Capturada da radiação solar.Coletores solares. Células solares transforma energia solar diretamente em energia elétrica. Energia solar Proveniente da combustão ou de combustível extraido de detritos animais e vegetais (madeira, óleo vegetal, etc) Energia da biomassa Produzida a partir da Energia Potencial Gravitacional da água Hidroeletricidade

23. Central Hidroelétrica ITAIPU Vazão diária média: 12.370 m 3 /s Altura: 196 m Comprimento: 1.234 m Reservatório:1.350 km 2 Potência: 12.600 MW

24. Energia não renovável Combustíveis fósseis Oleo Combustível Oleo Diesel Gasolina Propano Gás Natural Carvão Mineral Combustíveis nucleares Urânio Plutônio

25. Usina nuclear

26. Central Termoelétrica Ciclo combinado Cogeração

27. Elementos Balanço Energético - Esquema sistema fechado Centro de Transformação Energia Primária Energia Secundária Energia Final Ponto vista Setor Energético Energia útil Força motriz Calor de Processo Aquecimento Direto Iluminação Eletroquímica Outros Transformação direta Perdas Transformação Perdas Uso final Conversor Perdas Conversão

28. Elementos Balanço Energético Esquema aberto

29. Medidas de energia Transformações e Transferência de Energia 1 J Energia envolvida para erguer, de 1 m, um corpo de aproximadamente 100 grama. 1 cal Quantidade de calor que aquece 1 grama de água de 1 o C. Caloria (cal) Calor Aquecimento Joule (J) Trabalho = F x ·  x Mecânica Unidade de medida Forma pela qual a energia é transferida Finalidade da transformação

30. Outras Unidades Equivalências – 1 a Lei 1,6 x 10 -19 J 1 eV 860 kcal 3,6 MJ 1 kWh 1000 cal = 1 kcal 4.180 J 1 caloria alimentar 4,18 J 1 cal 252 cal 1.053 J 1 Btu Equivalências Unidade de Energia

31. Padrão usado nos balanços energéticos Tep tonelada equivalente de petróleo É o poder calorífico superior médio – PCS – do petróleo brasileiro cujo valor é 10.800 kcal/kg 1 tep brasileiro = 10.800 Mcal 1 tep standard = 10.000 Mcal

32. Poder calorífico dos combustíveis Energia liberada pela combustão completa de 1 kg (ou 1 m 3 normal) Poder Calorífico Superior PCS Leva em consideração o calor latente de vaporização da água de constituição Poder Calorífico Inferior PCI Não leva em consideração o calor latente de vaporização da água de constituição

33. PCS e PCI 12.000 11.000 GLP 13.300 11.900 Metano 12.000 11.000 Propano 33.900 28.500 Hidrogênio 16.500 14.900 Gás Natural Bolivia 16.000 14.400 Gás Natural Santos 16.200 14.600 Gás Natural Campos PCS (kcal/kg) PCI (kcal/kg) Gás Combustível 19.000x10 6 Urânio 6.800 Alcool hidratado 3.500 Madeira 10.800 Petroleo Br 9.600 882 7.000 Contéudo energético ( kcal/kg) Carvão seco Turfa Gasolina Combustível Solido e liquido

34. Perdas Conversor Energia Final Energia Útil E ff [i,j] = E.U [i,j] / E.F [i] i = energético j = uso final Eficiência da conversão para cada setor depende: do energético e do uso final. EF = EU + Perdas Lei da Conservação 1 a Lei Termodinâmica Balanço de Energia Util e Energia Final Setor Residencial Industrial Transporte ... Eficiência na conversão Uso Final Calor de processo Força Motriz Iluminação ....

35. Eff [i,j] = E.U [i,j] / E.F [i] i = energético j = uso final Setor Residencial A Energia Util, por setor, depende de como a Energia Final se distribui pelo setor, e da eficiência de cada uso. E.U [i,j] = Eff [i,j] x E.F [i] 75% 95% 25% 50% E ff Calor Gás Natural Motriz Gás Natural Motriz Eletricidade Calor Eletricidade Uso (j) Energético (i)

36. Exemplo simplificado Setor residencial Balanço da energia útil Valores em tep 1.- Vantagem: considera os rendimentos nos diferentes usos 2.- Inconveniencia: como o rendimento depende do uso, a totalização não traduz a potencialidade do enérgético. 1450 0 1200 250 Motriz 3734 784 950 2000 Calor 424 4 420 0 Outros - 0,75 0,25 Motriz 0,10 0,95 0,50 Calor 0,025 0,3 - Outros 0 0,40 0,20 Motriz 5608 17000 Total 788 0,02 0,98 8000 Outros 2570 0,35 0,25 4000 Eletricidade 2250 0 0,80 5000 Gás Natural Total Outros Calor E.Util EU(i) Energia útil EU(i,j) Eficiências/Rendimentos Eff(i,j) Distribuição por uso D(i,j) E.Final EF(i)

37. Fontes Alternativas de Energia Energia Solar Energia Eólica Biomassa PCH’s Mare-Motriz Células Combústivel

38. Energia Solar Aquecimento de edifícios Sistema Passivo Sistema Ativo Coleta e transporta calor por meios naturais Usa dispositivos e equipamentos mecânicos para transportar calor Termo Solar Radiação Convecção Condução Produção de eletricidade Solar Fotovoltáico Efeito Fotovoltáico Radiação solar diretamente em eletricidade

39. Pot max = ½ dAv ³ Energia eólica d = massa específica do ar A = sec ç ão tubo vento = π R 2 v = velocidade vento Captada por sistema de hélices, a energia eólica é transformada em eletricidade nos aerogeradores.

40. PCH Pequena Central Elétrica PCH’s Geração de eeletricidade de baixo impacto no ecossistema. Potência entre 1 e 30 MW

41. Primeira Usina Maremotriz - 1966 Estuário do rio Rance – França Diferença de altura média: 8,2 m Potencia: 240 MW Energia Maremotriz As marés que animam os oceanos é fonte de energia mecânica, limpa e inesgotável que pode ser captada por turbinas para gerar eletricidade.

42. Células Combustível Baterias (pilhas) que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, elas possuem uma operação contínua graças a alimentação constante de um combustível, o Hidrogênio.

43. Biogás Equivalências Energéticas: 0,3 m 3 de Propano 0,2 m 3 de Butano 1,4 Kg de Carvão de Madeira 2,7 Kg de Madeira 7 Kw h de Eletricidade 0,7 L de Gasóleo 2 Kg de Carboneto de Cálcio 1,3 L de Álcool 0,8 L de Gasolina 1,5 m 3 de Gás de Cidade 1,7 m 3 de Metano 1 m 3 de Biogás = 6.000 Kcal - é equivalente a:

44. Biodiesel matéria-prima em diversos ramos da indústria cosméticos, remédios e explosivos. Fonte Primária Soja, girassol, mamona, algodão, amendoin, etc Uso Motores de veículos Geração de eletricidade (bioeletricidade ) Fonte Secundária Óleos vegetais respectivos Reação com álcool catalisador Biodísel, o “diesel natural” Poder calorífico 9.500 kcal/kg

45. Cana de açucar O etanol combustível é composto, aqui no Brasil, de 96% de etanol e 4% de água. Aparece na nossa gasolina, como substituto do chumbo, com 22%, formando o chamado gasool . Etanol – Álcool Etílico C 2 H 5 OH Bagaço Cogeração Calor Eletricidade

46. Boa Prova!