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A QUESTÃO ENERGÉTICA NO MUNDO CONTEMPORÂNEO
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• A produção e o consumo mundial de energia estão diretamente vinculados às três dimensões do desenvolvimento sustentável: meio ambiente, sociedade e economia.
• Neste bimestre vamos estudar as principais fontes de energia utilizadas atualmente para entendermos algumas questões:
• Qual é a importância estratégica das fontes de energia para a economia, a sociedade e o meio ambiente?
• Qual foi a importância do petróleo e do carvão mineral ao longo do século XX e qual é o papel desses combustíveis no mundo atual?
• Quais são as formas de obtenção de eletricidade e quais suas vantagens e desvantagens?
• Qual é o papel das fontes alternativas e da energia nuclear no mundo atual?
• Por que o uso da biomassa vem crescendo?
IDENTIFICANDO OS TIPOS DE FONTES ENERGÉTICAS
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IDENTIFICANDO OS TIPOS DE FONTES
ENERGÉTICAS
Quais são os recursos energéticos e naturais do mundo contemporâneo que estão disponíveis para a utilização e crescimento das sociedades atuais?
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Observe a figura. Nela estão contidos vários tipos de fontes
de energia. Você conhece alguma delas?
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IDENTIFICANDO OS TIPOS DE FONTES
ENERGÉTICAS
As primeiras formas de energia que o homem utilizou foram:
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O esforço muscular
(humano e de animais
domesticados);
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A ENERGIA EÓLICA (VENTO)
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E a energia hidráulica, obtida pela corrente dos rios.
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Com a 1ª Revolução Industrial, na 2ª metade
do séc. XVIII e 1ª metade do séc. XIX,
surgem modernas máquinas, que utilizavam como fontes de energia a
madeira e o carvão.
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Na 2ª metade do século XIX, com a invenção do
motor a explosão, o petróleo passou a ser o
principal recurso energético.
FONTES RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS
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SÃO LIMITADOS E DEMORARAM MILHÕES DE
ANOS PARA SEFORMAR (PETRÓLEO,
CARVÃO MINERAL E GÁS NATURAL, POR EXEMPLO).
SÃO RECURSOS QUE CONTINUAM DISPONÍVEIS
DEPOIS DE UTILIZADOS(HIDRELÉTRICA, SOLAR,
EÓLICA, BIOMASSA E OUTRAS).
RENOVÁVEISNÃO RENOVÁVEIS
Atualmente, os recursos energéticos que
podem ser utilizados pelo homem são de dois
tipos:
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Os diversos tipos de biomassa produzidos pelo ser humano, como a lenha, o álcool, o biodiesel
e outros, também são considerados fontes renováveis.
FONTES NÃO RENOVÁVEIS : COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS
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Os combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral e gás natural – assim chamados por se originarem de restos de animais e vegetais soterrados com os materiais sólidos que formam as rochas sedimentares) são a principal fonte de energia atualmente em utilização no mundo, com destaque para o
petróleo. Veja o gráfico a seguir:
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Em 1973 ocorreu a primeira crise mundial do petróleo, quando o preço desse
combustível praticamente quadruplicou em poucos meses. Por isso, ao se
compararem os dados estatísticos de energia daquele ano com os recentes, é
possível perceber a variação ocorrida na distribuição mundial da oferta
energética.
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Observe no gráfico que entre 1973 e 2010 o consumo mundial de energia
quase duplicou, passando de 6,1 para 12,7 milhões de toneladas equivalentes
de petróleo (TEPs). Dessa forma, embora a participação percentual do petróleo
no consumo mundial de energia tenha caído de 46,1% para 32,4%, houve
grande aumento quantitativo na sua demanda mundial, que passou de 2,5 para
4 milhões de TEPs ao ano.
Fontes não renováveis : PetróleoO petróleo é um
combustível fóssil de
grande importância no
nosso dia-a-dia.
Existem muitos produtos
que derivam do petróleo,
como, por exemplo,
fertilizantes, roupas,
pasta de dentes,
garrafas e canetas de
plástico. Quase todos os
plásticos têm origem no
petróleo.
O Oriente Médio
continua a ser o principal
protagonista na indústria
petrolífera.16
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Observe que ocorrem grandes variações na cotação do barrilde petróleo; de 1970 a 2011 houve oscilação de aproximadamente11 dólares a 110 dólares em sua cotação médiaanual no mercado mundial (para saber o valor atual do barril,consulte o site da Opep: <www.opec.org>).Em 14/08/2018 - $ 72,20
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O PETRÓLEO E SEUS PRODUTOS
Nas refinarias, o petróleo bruto é separado em vários subprodutos, como mostra o esquema:
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O carvão é considerado
um combustível fóssil,
porque as jazidas
desse minério se
formaram há milhões
de anos, quando
extensas florestas
foram submersas,
fazendo com que os
restos desses vegetais,
CARVÃO MINERAL
que são ricos em carbono, se transformassem em um
elemento rochoso.
Ele é classificado em turfa, linhito, antracito e hulha. Essa
distinção existe em razão das condições ambientais e da
época de formação.
• Turfa: possui menor teor de
carbono;
• Linhito e hulha, que são os tipos
mais abundantes e mais
consumidos no mundo (por volta
de 80% do total);
• Antracito: o mais puro (95% de
carbono), mas também o mais
raro, representando apenas cerca
de 5% do consumo mundial.
• Os maiores produtores mundiais
de carvão são a China, os Estados
Unidos, a Rússia, o Cazaquistão,
a Índia, a Polônia, a Alemanha, a
África do Sul e a Austrália.
CARVÃO MINERAL
CARVÃO MINERAL
Esse combustível fóssil é utilizado, especialmente no aquecimento de fornos
de siderúrgicas, na indústria química (produção de corantes), na fabricação
de explosivos, inseticidas, plásticos, medicamentos, fertilizantes e na
produção de energia elétrica nas termoelétricas (acima).
GÁS NATURAL
O gás natural é extraído pelo Homem de jazidas subterrâneas, da maioria
das quais se extrai também o petróleo.
Este gás é inodoro, incolor e mais leve que o ar. A composição do gás
natural pode variar bastante e o gás metano é o seu principal componente,
podendo conter outros gases em menores proporções.
GASODUTO BRASIL BOLÍVIA
O Brasil importa
atualmente 24 milhões
de metros cúbicos de
gás do país vizinho,
cerca de 50% do gás
nacional. A Bolívia é
fortemente dependente
da exportação de gás
natural, e com a
Argentina
autossuficiente no
suprimento de gás
natural, o Brasil
aparece naturalmente
como o principal
mercado consumidor
para o gás boliviano.
FONTES NÃO RENOVÁVEIS: A ENERGIA NUCLEAR
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• O que é energia nuclear?
• Os átomos de alguns elementos químicos, como o urânio, apresentam a propriedade de, através de reações nucleares, transformar massa em energia.
• Esse princípio foi demonstrado por Albert Einstein.
• Existem duas formas de aproveitar essa energia para a produção de eletricidade:
• Fissão nuclear, onde o núcleo atômico se divide em duas ou mais partículas;
• Fusão nuclear, na qual dois ou mais núcleos se unem para produzir um novo elemento.
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FONTES NÃO RENOVÁVEIS: A ENERGIA NUCLEAR
Em apenas 30 anos, a energia nuclear
aumentou a sua participação na produção total
de energia elétrica, partindo de um valor
extremamente pequeno, 0.1%, para um valor
substancial de 17%. O principal motivo desse
aumento é que um grama de urânio produz
energia suficiente para iluminar uma cidade.
Compare:
1 g de madeira → 0,0018 kWh → energia para
iluminar uma lâmpada de 100 W, durante 1 min.
1 g de carvão → 0,0037 kWh → energia para
iluminar duas lâmpadas de 100 W, durante 1
min.
1 g de 235U → 150.0 kWh → energia para
iluminar uma cidade de 500.0 habitantes durante
uma hora.
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Em vários países é grande a produção de energia elétrica em usinas
nucleares, apesar do alto custo de instalação, funcionamento e
conservação. Em muitos deles houve o esgotamento das possibilidades de
produção hidrelétrica e há carência de combustíveis fósseis para a
produção de energia em centrais termelétricas. Observe os dados da
tabela.
OS PERIGOS DA ENERGIA NUCLEAR
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• Apesar de apresentarem algumas vantagens em relação aos outros tipos de usinas, como, por exemplo, o custo do quilowatt-hora produzido, que é menor que o obtido em usinas termelétricas que utilizam carvão como fonte primária, as usinas nucleares são potencialmente muito mais perigosas por utilizarem fontes primárias radiativas, e demandam um alto custo para a destinação final dos seus rejeitos – o lixo atômico.
• Em caso de acidentes (como o de Tree Mile Island, nos Estados Unidos, em 1979; o de Chernobyl, na Ucrânia, em 1986; e o de Fukushima, no Japão, em 2011, causado por terremoto seguido de tsunami), a radiatividade leva anos ou mesmo décadas para se dissipar.
O ACIDENTE DE CHERNOBYL
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Pelo menos 30 pessoas morreram no acidente, no dia 26 de abril de 1986,
como consequência da explosão nuclear. De acordo com relatório da ONU
divulgado em 2005, mais de 4 mil pessoas morreram ou vão morrer vítimas de
doenças provocadas pelos altos níveis de radiação de Chernobyl.
FONTES DE ENERGIA NÃO RENOVÁVEIS
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A foto mostra o
reator 4 com sua
cobertura antiga
(à esquerda) e o
novo “sarcófago”
em construção
(à direita).
USINAS NUCLEARES DE ANGRA DOS REIS, RJ
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Angra I – A primeira usina nuclear brasileira
entrou em operação em 1985. Sua potência é
de 640 megawatts, o suficiente para suprir uma
cidade de 1 milhão de habitantes, como Porto
Alegre.
Angra II - A segunda usina nuclear brasileira
começou a operar em 2001. Com potência de
1.350 megawatts, Angra 2 é capaz de atender
ao consumo de uma cidade de 2 milhões de
habitantes, como Belo Horizonte.
USINA NUCLEAR DE ANGRA DOS REIS, RJ
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A ENCOSTA ONDE FORAM CONSTRUÍDAS AS USINAS
O PERIGO
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EM 1985, TONELADAS DE TERRA DESABARAM SOBRE UM LABORATÓRIO
DA USINA NUCLEAR EM ANGRA DOS REIS.
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A liberação da energia atômica mudou tudo,
menos nossa maneira de pensar.Albert Einstein (1879-1955), físico alemão.
FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS
As fontes de energia
renováveis podem ser
utilizadas novamente e
são o resultado do
aproveitamento de
recursos naturais como
o Sol, o vento, as
marés, as ondas, o
calor da Terra e
resíduos como restos
agrícolas ou lixo
orgânico.
Além das matérias-
primas dessas fontes
serem abundantes,
utilizá-las significa não
esgotá-las.
Os recursos renováveis
representam
atualmente cerca de
20% do fornecimento
total de energia no
mundo.
Vantagens e desvantagens das energias renováveis
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Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e
transformam em energia química. Esta energia pode ser convertida em
eletricidade, combustível ou calor.
As fontes orgânicas, que são usadas para produzir energia usando este
processo, são chamadas de biomassa.
A biomassa é o material que
normalmente imaginamos como
lixo.
Existem três fontes energéticas
de origem natural:
biomassa sólida;
biocombustíveis gasosos;
biocombustíveis líquidos.
O que é biomassa?
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Biomassa sólida
Tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura
(incluindo substâncias vegetais e animais), os
resíduos das florestas e das indústrias e a fração
biodegradável dos resíduos industriais e urbanos.
Biocombustíveis gasosos: biogás
Têm origem nos efluentes agropecuários da
agroindústria e urbanos (lamas das estações de
tratamento dos efluentes domésticos) e ainda nos
aterros de resíduos sólidos urbanos.
Biomassa sólida, biocombustíveis gasosos, biocombustíveis líquidos
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Biocombustíveis líquidos
Existe uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de
utilização.
- biodiesel: obtido principalmente a partir de óleos de girassol, de
mamona, de dendê ou da soja, por um processo químico chamado
transesterificação.
- etanol: é o mais comum dos álcoois e caracteriza-se por ser um
composto orgânico, incolor, volátil, inflamável, solúvel em água, com
cheiro e sabor característicos. Produzido a partir da fermentação de
hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose), com origem em
culturas como a cana-de-açúcar ou por processos sintéticos.
- metanol: os processos de produção mais comuns são de síntese a
partir do gás natural, ou ainda a partir da madeira, através de um
processo de gaseificação.
A biomassa pode ser aproveitada para produzir eletricidade reduzindo
a necessidade de recorrer a outras fontes.
Biomassa sólida, biocombustíveis gasosos, biocombustíveis líquidos
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• Pode ser reutilizada e transformada em outros
produtos como papel e fertilizantes;
• Acumula-se menos lixo nas lixeiras, sendo
necessário menos terra para depositar o lixo;
• Não contribui para o aquecimento global da Terra;
• Pode ser reduzida, reciclada e reutilizada;
• Tem baixo custo de aquisição;
• As cinzas são menos agressivas ao meio
ambiente;
• Provoca uma menor corrosão dos equipamentos.
Vantagens da biomassa
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BIODIGESTOR
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BIODIESEL NO BRASIL
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O Brasil é um dos maiores
produtores e consumidores de
biodiesel do mundo e atualmente
a legislação tornou obrigatório
que o diesel venha com 5% de
biodiesel.
Se dividirmos as regiões do país
teremos que os tipos de matérias-
primas mais usadas para a
produção do biodiesel em cada
uma delas são:
COMO FUNCIONA UMA USINA DE BIOMASSA
ENERGIA DAS MARÉS
• A energia das marés ou energia maremotriz, é uma forma de geração de eletricidade obtida a partir das alterações de nível das marés, através de barragens (que aproveitam a diferença de altura entre as marés alta e baixa) ou através de turbinas submersas (que aproveitam as correntes marítimas).
• O sistema mais utilizado é o de barragens, que consiste na construção de diques que captam a água durante a alta da maré. Essa água armazenada é então liberada durante a baixa da maré, passando por uma turbina que gera energia elétrica.
ENERGIA DAS MARÉS
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A turbina de £10
milhões (de R$31,7
milhões), chamada
de SeaGen está
localizada no Norte
da Irlanda e
atualmente gera
energia suficiente
para abastecer 150
casas.
A turbina funciona
como um gerador
eólico subaquático epossui dois rotores que são propelidos por um dos fluxos de maré
mais rápidos do mundo, com velocidade de até 8 nós, em Strangford Lough. Vídeo
ENERGIA DAS ONDAS
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A energia das ondas é
provocada pela ação do
vento sobre a superfície do
mar. A energia contida nas
ondas produz energia
mecânica que é
transformada em energia
elétrica. Quando a onda se
desfaz e a água recua, o
ar desloca-se em sentido
contrário, passa por uma
turbina e entra numa
câmara para produzir
energia. Hoje em dia,
utiliza-se mais o
movimento de
subida/descida da onda
para fornecer energia a um
gerador que está dentro de
um cilindro à superfície da
água.
Vídeo
ENERGIA HIDRELÉTRICA
A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do
aproveitamento do potencial hidráulico de um rio.
Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas
em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis
em seu curso.
Vídeo
ENERGIA HIDRELÉTRICA
A Usina Hidrelétrica de Itaipu é uma usina hidrelétrica binacional localizada no Rio
Paraná, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai.
AS SETE QUEDAS DO IGUAÇU
Apesar do nome, o Salto de Sete Quedas, era constituído por 19 cachoeiras principais,
sendo agrupadas em sete quedas: (01) Salto 17; (02) Saltinho; (03) Salto 15; (04) Salto Arco-
íris; (05) Salto 19; (06) Canalão; (07) Salto 17 e (08) Salto 14.
Considerada a maior cachoeira do mundo em volume de água, as Sete Quedas
desapareceram em 1982 para dar lugar ao reservatório da usina de Itaipu.
As usinas hidrelétricas, que têm a maior capacidade instalada
de produção no país, produzem energia mais barata e com
menos impactos ambientais, quando comparadas às usinas
termelétricas e termonucleares.
Observe, no gráfico abaixo, o custo de produção de energia
elétrica no Brasil, segundo a fonte.
ENERGIA HIDRELÉTRICA
Brasil: oferta de energia hidrelétrica segundo a fonte - 2016.
A matriz elétrica
brasileira é ainda mais
renovável do que a
energética, isso
porque grande parte
da energia elétrica
gerada no Brasil vem
de usinas hidrelétricas.
A energia eólica
também vem
crescendo bastante,
contribuindo para que
a nossa matriz elétrica
continue sendo, em
sua maior parte,
renovável. Fonte: EPE - Empresa de Pesquisa Energética
ENERGIA GEOTÉRMICA
É a energia calorífica que vem da terra, resultando do fluxo de calor das camadas mais
profundas, devido ao magma e à radioatividade natural das rochas.
Este recurso está geralmente associado à áreas de atividade vulcânica, sísmica ou magmática.
As altas temperaturas são aproveitadas para a produção de energia elétrica.
ENERGIA GEOTÉRMICA
ENERGIA GEOTÉRMICA
ENERGIA SOLAR
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A energia solar
é obtida
através de
placas de
material
semicondutor,
como o silício,
instaladas nos
telhados ou
áreas externas
de residências
e indústrias.
Pode ser utilizada no aquecimento e produção de energia
elétrica. A vantagem é que ela não emite poluentes.
DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR
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A desvantagem é que
ela exige grandes
investimentos iniciais.
Outro problema é que
apesar de ser
considerada “energia
limpa”, a energia solar
também pode ter
impacto. Aves são
chamuscadas com o
calor dos raios solares
refletidos por usina.
Foto de outubro de 2013 mostra pássaro chamuscado
encontrado na usina solar no deserto de Mojave, na
Califórnia (Foto: AP Photo/U.S. Fish and Wildlife
Service)
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Lembrando que a usina de Angra I, produz
640 megawatts.
“ESTRADA SOLAR”
61
A França
inaugurou
recentemente
a primeira
“estrada solar”,
pavimentada
com painéis
solares
capazes de
produzir
energia
suficiente para abastecer a iluminação pública da pequena cidade
de Tourouvre, na Normandia, onde a tecnologia foi instalada.
Entretanto, a tecnologia ainda enfrenta barreiras tecnológicas e o
alto custo.
“ESTRADA SOLAR”
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A França
inaugurou
recentemente
a primeira
“estrada solar”,
pavimentada
com painéis
solares
capazes de
produzir
energia
suficiente para abastecer a iluminação pública da pequena cidade
de Tourouvre, na Normandia, onde a tecnologia foi instalada.
Entretanto, a tecnologia ainda enfrenta barreiras tecnológicas e o
alto custo.
ENERGIA EÓLICA
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A energia eólica
pode ser obtida
através dos
movimentos dos
ventos captados
por pás de
turbinas ligadas
a geradores.
Ela pode ser
utilizada na
produção
de energia elétrica. A vantagem desse tipo de energia é que ela
não emite poluentes.
GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA BATE NOVO RECORDE NO NORDESTE
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A geração eólica bateu recorde no último sábado, 23, no Nordeste,
atingindo 6.475 megawatts médios Foto: Werther Santana/Estadão
A geração eólica
bateu recorde no
último sábado,
23/06/18, no
Nordeste, atingindo
6.475 megawatts
médios ou 70% da
carga de energia
elétrica deste
subsistema,
informou o Operador
Nacional do Sistema
(ONS) nesta
segunda-feira. O
último recorde de
geração média
diária tinha ocorrido
no dia 14 de
setembro de 2017,
quando foram
produzidos 6.413
MW médios.
AS DESVANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA
65
A desvantagem é
durante a sua
geração é
produzido um
ruído excessivo,
além de interferir
nas transmissões
de ondas de rádio
e TV. Outro
problema é o
choque de aves
com as hélices
das turbinas.
Cerca 40 mil aves morrem anualmente devido a choques com turbinas eólicas
Número é considerado pequeno em relação a mortes de aves relacionadas a
outras intervenções humanas, porém não deve ser subestimado
A IMPORTÂNCIA GEOPOLÍTICA DO PETRÓLEO
66
• O desenvolvimento econômico está diretamente relacionado ao desenvolvimento de fontes de energia.
• Assim, quanto mais desenvolvido economicamente é um país, maior é o seu consumo energético. E quanto menos desenvolvido é o país, menor é o seu consumo energético.
67
Alguns países, os que consomem mais petróleo do
que produzem, precisam importar esse combustível
fóssil para poder suprir suas demandas energéticas.
68
PAÍS CONSUMO
JAPÃO 80%
ALEMANHA 60%
ESTADOS UNIDOS 25%
É O CASO POR EXEMPLO DO JAPÃO, DA ALEMANHA E DOS
EUA.
69
Há também países que produzem mais petróleo do que o necessário para seus países, o que faz com
que se tornem países “exportadores de petróleo”, como
é o caso de alguns países do Oriente Médio, como o Kuwait e a
Arábia Saudita.
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PAÍS PRODUÇÃO
KUWAIT 665%
ARÁBIA SAUDITA 431%
Nesse caso específico, produzem, respectivamente,
cerca de 665% e 431% a mais do que o necessário para seus
países.
71
• Até 1960, sete grandes empresas petrolíferas dominavam o mundo do petróleo, porém, com a criação da OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo), esse quadro mudou radicalmente.
• OPEP é formada atualmente por doze países: Arábia Saudita, Irã, Venezuela, Emirados Árabes Unidos, Angola, Nigéria, Iraque, Líbia, Kuwait, Argélia, Qatar e Equador.
72
• O objetivo da OPEP era unificação dos preços do barril de petróleo e de cotas de produção, para evitar que uma possível superprodução abaixasse o preço do petróleo.
• Com o passar dos anos, essa organização se fortaleceu, e, com a conscientização de que o petróleo é uma fonte de energia não renovável, os países membros começaram a aumentar os preços dos barris.
73
• A partir da crise do petróleo de 1970 a humanidade começa a repensar novas fontes de energia em substituição ao petróleo.
• São desenvolvidos novos motores, menores, mais econômicos e tão ou mais potentes que os antigos.
• A indústria automobilística, que estava preocupada com o avanço do preço do petróleo, começa a desenvolver automóveis elétricos.
Mercado de elétricos é impulsionado por redução dos custos de baterias de
íon lítio.
A empresa de transporte elétrico Proterra anunciou que estabeleceu um
recorde mundial em direção de maior distância já percorrida por um veículo
elétrico com uma única carga. O feito foi alcançado em New Carlisle, Indiana
(EUA).
ÔNIBUS ELÉTRICO BATE RECORDE FAZENDO 1.772 KM COM APENAS UMA CARGA
Matriz energética é
o conjunto das
fontes primárias e
secundárias de
energia disponíveis,
somado às formas
disponíveis para
transformá-las e,
também, ao modo
como essa energia é
usada.
A MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA - 2016
Fonte: EPE - Empresa de Pesquisa Energética
A MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA - 2011
76
Ao compararmos a matriz
energética brasileira com a
matriz energética mundial
em 2011, constatamos que
nosso país está
ecologicamente
mais correto do que a média
mundial, visto que na época,
cerca de 44,1% das nossas
fontes energéticas eram
renováveis: hidráulica e
eletricidade, lenha, carvão
vegetal, produtos da cana-de
-açúcar, além de outras, como gás aterros, subprodutos de plantações diversas, etc.
OBS: OCDE - Organização de Cooperação e de Desenvolvimento
Econômico
A MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA - 2016
77
Porém, nos últimos anos,
as fontes renováveis
perderam terreno para
outras fontes de energia
não renováveis, como as
termelétricas movidas a
carvão ou gás. A
participação das fontes
renováveis em nossa
matriz energética caiu de
44,1 % em 2011, para
43,5% em 2016, enquantoFonte: EPE - Empresa de Pesquisa Energética que no mundo ela
aumentou sua participação,
de 12,9% para 14,1%.
FONTES RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS
78