aquecimento global e sistema energético sustentável (notas de aula)

AQUECIMENTO GLOBAL E

SISTEMA ENERGÉTICO

SUSTENTÁVEL

(Notas de aula)

Engo. e Prof. FERNANDO ALCOFORADO

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

AQUECIMENTO GLOBAL E

EFEITO ESTUFA


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».


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

CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA

AO AQUECIMENTO GLOBALGás 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

CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA

AO AQUECIMENTO GLOBAL

A CONTRIBUIÇÃO DOS GASES-ESTUFA AO AQUECIMENTO GLOBAL

55%

24%

15%

6%

CO2

CFC, HFC e HCFC

CH4

N2O

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

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

EVOLUÇÃO DA TEMPERATURA

MÉDIA DO PLANETA

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DA

TERRA DE 1860 A 2004

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

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

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.


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.

http://pt.wikipedia.org/wiki/CO2


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.


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.


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


GLOBAL

• O efeito estufa contribuirá para diminuir aprecipitação atmosférica em algumas áreas doplaneta fazendo com que nelas ocorramtemperaturas mais elevadas e maior evaporação

• O fluxo dos rios poderá diminuir em 50% ou maispodendo alguns deles secarem completamente

• Importantes lençóis freáticos poderão ficarseriamente reduzidos, fazendo com que os poçosde irrigação sequem

• Várias áreas do globo terrestre poderão ficaralagadas por causa da superabundância deprecipitações, resultando em extensas inundações

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

ELEVAÇÃO DO NÍVEL DOS

MARES

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

PRINCIPAIS CAUSAS DO

EFEITO-ESTUFA NA

ATMOSFERAPRINCIPAIS CAUSAS DO EFEITO ESTUFA NA ATMOSFERA

57%

17%

14%

9%

3%

Uso e produção de energia

CFC

Prát icas agrí colas

Desmat ament o

Out ras at ividades indust r iais

PARTICIPAÇÃO MUNDIAL

DAS FONTES DE ENERGIAFonte 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

PARTICIPAÇÃO DAS

FONTES DE ENERGIA

RESTRIÇÕES AO MODELO

ENERGÉTICO ATUAL1. A disponibilidade de petróleo, cujas reservas atuais do mundo (2/3) estão

concentradas no Golfo Pérsico, impõe limites geográficos e políticos à suaexploração. Segundo o Informe Infra-estrutura do BNDES, no. 21, de abril de1998, entre os 12 maiores países em reservas provadas de óleo, 8 são da OPEP epossuem 74,4% das reservas mundiais. Regionalmente, as reservas mundiaisapresentam 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 doGolfo e o acordo de paz entre os palestinos e israelenses prevaleçam no futuro. OOriente Médio continuará ainda por muitos anos como uma área politicamenteconturbada.

3. A necessidade de colocar limites à queima de combustíveis fósseis que, a cadaano, contribui para acrescentar toneladas de carbono na atmosfera agravando oefeito estufa, haja vista não ser provável surgir uma solução técnica para esteproblema.

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 - -

CUSTOS DAS FONTES DE

ENERGIA RENOVÁVEL

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.

O SISTEMA ENERGÉTICO

SUSTENTÁVEL• Deve operar com níveis muito inferiores de combustíveis fósseis e,

provavelmente, sem energia nuclear. O uso do carvão seria reduzido em90%.

• As energias renováveis (solar, eólica e biomassa) e a energia geotérmicadevem ocupar espaços cada vez maiores na matriz energética mundial.

• É necessário desenvolver grande esforço voltado para a eficiênciaenergética porque é pouco provável que as energias renováveis venham ase tornar mais baratas do que o petróleo tem sido.

• A eficiência energética deve ser aperfeiçoada cada vez mais. O mundoterá que produzir bens e serviços com um terço à metade da energia queutiliza atualmente.

• Existem tecnologias que permitem quadruplicar a eficiência dos sistemasde iluminação e duplicar a dos automóveis.

• O gás natural será o combustível fóssil predominante no futuro porqueproduz duas vezes mais energia por quilo de carbono liberado.

• Quadruplicar a produção de energia renovável é essencial para se obterum sistema de energia sustentável no futuro.

ESQUEMA DE PRODUÇÃO,

TRANSFORMAÇÃO E USO DA

ENERGIA

CONSUMO MUNDIAL DE ENERGIA E EMISSÃO DE CO2

PARA UM SISTEMA ENERGÉTICO SUSTENTÁVEL

Fonte de

Energia1989 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

CUSTO MÉDIO DE PRODUÇÃO, EM US$, POR KILOWATT INSTALADO

Energia NuclearUS$

10.000

Energia TérmicaUS$

5.000

Energia Hidráulica (micro usina)

US$ 1.600

Energia Hidráulica (mini usina)

US$ 800

Energia Hidráulica (grandes usinas)

US$ 400

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

BRASIL- PARTICIPAÇÃO

DOS ENERGÉTICOS

PIB E ENERGIA FINAL NO

BRASIL

MAIORES CONSUMIDORES

DE ENERGIA NO BRASIL

1 Indústrias39%

2Uso Público e Transportes

19%

3 Residências16%

4 Setor Energético9%

5 Comércio e Serviços8%

6 Outros9%

FONTES DE ENERGIA NO BRASIL

1Hidráulicas(Produzidas em Usinas Hidrelétricas)

37%

2

Derivados do PetróleoGás Engarrafado (GLP)GasolinaQuerozeneÓleo DieselÓleo 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%

USINA TERMOELÉTRICA

USINA NUCLEAR

USINA HIDROELÉTRICA

USINA EÓLICA

CÉLULAS DE COMBUSTIVEL-

ENERGIA DO FUTURO

APLICAÇÕES DA CÉLULA

COMBUSTIVEL

• Centrais elétricas estacionárias

• Veículos elétricos motorizados

• Equipamentos elétricos portáteis

A INSUSTENTABILIDADE DO MODELO

ATUAL DE DESENVOLVIMENTO

• Com o atual modelo de desenvolvimento dasociedade, não há como evitar a degradação domeio ambiente do planeta e a desintegraçãosocial que se prenuncia para o futuro dahumanidade.

• Para evitar a degradação do meio ambiente e adesintegração social, é imprescindível aimplementação do modelo de desenvolvimentosustentável que tem por objetivo atender asnecessidades atuais da população da Terra semcomprometer seus recursos naturais legando-ospara as gerações futuras.

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

aquecimento global e sistema energético sustentável (notas de aula)

Environment