fontes alternativas de energia por meio de...

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LONDRINA 2017

EDUARDO HENRIQUE HAYASHI SALES

FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA POR MEIO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL PARA MEIOS

SOCIAIS E EMPRESARIAIS

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LONDRINA

2017

Cidade Ano



Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Orientador: HaustinStelmastchuk Vieira


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Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Aprovado em: __/__/____

BANCA EXAMINADORA

Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)



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Primeiramente agradeço a Deus, por ter

me dado forças para conseguir seguir

sempre com fé nEle independente das

circunstâncias que se mostravam difíceis.

Agradeço à minha família por me dar

condições para conseguir cursar e

completar o curso. E ao amparo dado pela

minha namorada.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus em primeiro plano por me dar o fôlego da vida para conseguir

conquistar tudo o que tenho hoje e mais essa etapa concluída cuja minhas preces

foram atendidas.

Minha família por me dar a base de conseguir e me capacitar à alcançar os

meus anseios e propósitos.

Ao meu tutor por ter me guiado para os melhores caminhos para conseguir

completar com sucesso meu trabalho.

E por fim, e não menos importante, minha namorada, Amanda Sibeneick

Bianchini, mesmo que não tivesse o conhecimento na área me iluminou de uma

maneira especial, com sua paciência e por me trazer paz durante todas as

turbulências dos semestre, também por ter estado comigo em todo momento que eu

precisei, me fortificando e me motivando a sempre ser uma pessoa e um profissional

melhor.

À todos minha sincera e eterna gratidão.

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SALES, Eduardo H. Hayashi. Fontes alternativas de energia por meio de desenvolvimento sustentável para meios sociais e empresariais. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Londrina, 2017.

RESUMO

Esta revisão de literatura mostra os tipos de energias alternativas presente no mundo, evidenciando seus benefícios e malefícios diante os combustíveis fósseis. Em artigos e livros sobre energias alternativas pôde-se analisar a aplicabilidade de cada uma, e essa aplicabilidade resume-se em onde pode ser implantada, como que é feita sua obtenção, como ela agride o meio ambiente, o que ela incrementa no ambiente e os benefícios de utilizar uma fonte alternativa de energia. Assim também evidenciando os danos causados pelos combustíveis fósseis como gasolina, diesel, entre outros, e pontuando o uso de energias alternativas, afim de reduzir os danos causados no meio ambiente por conta do uso de várias fontes energéticas que degredem o planeta.

Palavras-chave: Energias alternativas;Combustível fóssil;Meio

ambiente;Preservação; Sustentabilidade.

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SALES, Eduardo H. Hayashi. Fontes alternativas de energia por meio de desenvolvimento sustentável para meios sociais e empresariais. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Londrina, 2017. .

ABSTRACT

This literature review shows the types of alternative energies presents in the world, highlighting their benefits and harms against fossil fuels. In articles and books on alternative energies it was possible to analyze the applicability of each one, and this applicability boils down to where it can be implanted, how it is obtained, how it affect the environment, what it increases in our environment and the benefit of using an alternate source of energy. It also highlights the damage caused by fossil fuels such as gasoline, diesel, among others, and punctuating the use of alternative energies, in order to reduce the damage caused to the environment by the use of several energy sources that degenerate the planet.

Key-words: Alternative energies;Fossil fuel; Enviroment;Preservation; Sustainability.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Extração do petróleo .............................................................................. .16

Figura 2 – Processo de destilação do petróleo ........................................................ .17

Figura 3 – Refino do petróleo .................................................................................. .19

Figura 4 – Gasodutos e estocagem de GN ............................................................. .20

Figura 5 – Esquema solar residencial ..................................................................... .21

Figura 6–Instalação residencial captação fototérmica...............................................22

Figura 7–Funcionamento energia solar fotovoltaica.................................................24

Figura 8–Sistema fotovoltaico residencial.................................................................25

Figura 9–Sistema fotovoltaico comercial de energia solar conectado à rede...........26

Figura 10 - Forças aerodinâmicas nas pás das turbinas...........................................27

Figura 11: O funcionamento do processo eólico.......................................................28

Figura 12 - Casa sustentável e “saudável” (Croqui bioclimático)..............................29

Figura 13 - Hotel com arquitetura bioclimática com telhado verde............................30

Figura 14 -Formas painéis solares...........................................................................32

Figura 15 -Painel solar filme fino..............................................................................33

Figura 16 -Parque eólico de Geribatu.......................................................................36

Figura 17 -Casa com arquitetura bioclimáticas........................................................37

Figura 18 -Mina de Candiota - Jazida de carvão......................................................40

Figura 19 -Industria de gás natural...........................................................................41

Figura 20 -Energia geotérmica.................................................................................42

Figura 21 -Central elétrica maremotriz.....................................................................43

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

NBR Norma Brasileira

C Celsius

GN Gás natural

PET Polietileno tereftalato

AC Alternatedcurrent (corrente alternada)

DC Directcurrent (corrente continua).

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 13

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................... 15

2.1 PETRÓLEO E COMBUSTIVEIS FOSSEIS.....................................................15

2.1.1 Extração do petróleo........................................................................................15

2.1.2 Destilação do petróleo.....................................................................................17

2.1.3 Refino do petróleo............................................................................................18

2.1.4 Uso combustiveis fosseis.................................................................................20

2.2 ENERGIA SOLAR TERMICA..........................................................................21

2.2.1 Energia solar fototérmica.................................................................................22

2.2.2 Energia solar fotovoltaica.................................................................................23

2.3 ENERGIA EÓLICA...........................................................................................26

2.4 ARQUITETURA BIOCLIMATICA.....................................................................29

3 VIABILIDADE E VANTAGENS-DESVANTAGENS ........................................ 31

3.1 ENERGIA SOLAR TÉRMICA ........................................................................... 31

3.1.1 Vantagens........................................................................................................33

3.1.2 Desvantagens Energia Solar...........................................................................35

3.2 ENERGIA EÓLICA .......................................................................................... 35

3.2.1 Vantagens........................................................................................................35

3.2.2 Desvantagens..................................................................................................36

3.3 ARQUITETURA BIOCLIMATICA.....................................................................37

3.3.1 Vantagens........................................................................................................38

3.3.2 Desvantagens..................................................................................................38

4 BENEFÍCIOS SOBRE FONTES NÃO RENOVÁVEIS .................................... 39

4.1 ENERGIAS FOSSEIS E RENOVAVEIS .......................................................... 40

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................ 45

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 46

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1 INTRODUÇÃO

Há muitas fontes alternativas de energia, afim de, buscar várias

vertentes para poder suprir nossas necessidades e com isso se tem um compilado

de fatores para o conseguimento da mesma. Na sua extração e/ou obtenção revela-

se diversos fatores que dificultam de um método para o outro, assim pretendendo

alcançar uma fonte de energia viável para o meio ambiente e para a sociedade.

(PEREIRA, 2012).

Uma das primeiras fontes de energia, como fogo, agua com rodas hidráulicas e

moinhos de vento, simbolizou um marcante incremento do regime de trabalho, mas

tendo um real salto a partir dos séculos XVII e XVIII. A energia elétrica é essência

para o desenvolvimento das nações e a qualidade de vida da sociedade. Com o

constante desenvolvimento dos países, cada vez mais é essencial o aumento da

produção energética. Conjuntamente é preciso ter a preservação e manipulação do

meio ambiente com consciência e educação. (DE SALES, 2012)

Como as fontes de energias não renováveis podem se esgotar, há a

necessidade em partir para fontes alternativas, visando que não haja paradas na

produção e nos avanços, mas o que necessitade preocupação é com quanto tempo

durará até seu esgotamento parcial ou total, assim impossibilitando o bem-estar de

todos. O uso de fontes de energias renováveis vai além de uma alternativa de

obtenção de avanços, assim também havendo a redução dos impactos ambientais

causados pelo seu uso e não renovação do mesmo, assim como, levar em conta, a

tecnologia para extração e captação, o transporte, o uso, o descarte dos rejeitos, o

impacto ambiental e, lógico, custo, deve ser produzido de forma racional. (PALZ,

1981)

São muitas as dificuldades que se tem durante o processo de captação

dessas fontes de energia, assim sendo, o foco do trabalho e onde elas estão

disponíveis no meio ambiente, como é feita sua captação, seus benefícios e

malefícios. Assim analisando e fazendo um levantamento de até que ponto essas

fontes energéticas são benéficas para a sociedade. (PALZ, 1981)

O objetivo geral deste trabalho é demonstrar bibliograficamente sobre o

consumo consciente das diversas fontes energéticas, recomendando mudanças de

hábito de toda sociedade envolvida, assim havendo mudanças importantes levando

a redução Assim implementando no seus meios esse hábito de que a redução seja

mantida com ações mais amplas. Assim sendo, o trabalho terá um segmento de:

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• Conhecer as características das melhores fontes de energia utilizadas,

assimcomo cada usina geradora opera na sua obtenção;

• Analisar suas vantagens e desvantagens, bom custo benefício e ser viável em

meio social e ambiental em relação ao impacto sócio-econômico-ambiental,

causados pela sua obtenção eidentificar as áreas onde podem ser aplicadas;

• Evidenciar os benefícios das fontes renováveis sobre as fontes não

renováveis.

Desse modo, o trabalho foi feito em revisão literária, com pesquisas feitas em

livros, artigos científicos e sites com renomes em alternativas e

suficiênciaenergética. Ir além de uma ampliação energética, que seria a capacidade

de geração de energia elétrica, visar uma melhoria no aproveitamento das fontes

convencionais, como são os fósseis de carvão mineral e petróleo, e desenvolvimento

de tecnologias no aproveitamento de fontes alternativas.

Este trabalho está organizado em três capítulos principais. Primeiramente há

o conhecimento e características de cada fonte de energia. Logo após vantagens e

desvantagens de cada uma delas. No terceiro capítulo analise sua aplicabilidade e

locais onde será trabalhado. Por fim evidenciando os benefícios das fontes

alternativas de energia sobre as fontes não renováveis.

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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Para explanação sobre os tipos de energia que se utiliza, são divididas em

basicamente em dois tipos, uma delas é a energia de fonte não renovável, que são

as mais usuais (petróleo bruto, GN, carvão), e se encontra na natureza com

quantidades delimitadas (DOS SANTOS, 2006). A outra é a energia de fonte

renovável, que é utilizada em grandes proporções, que seu limite de uso temporal é

imensurável, tem alguns exemplos básicos, como o calor e a luminosidade emitida

pelo sol, o curso das águas e marés e a intensidade dos ventos, assim concluído

que são elas, inesgotáveis, mas sendo elas moderadas em quantidades de extração

de energia que se tem na obtenção da mesma.

De acordo com o site Planeta Sustentável fontes renováveis “São fontes que

não prejudicam a natureza e, como o nome diz, não se esgotam. São perenes,

diferentemente do petróleo e do carvão, por exemplo.”

2.1 PETRÓLEO E COMBUSTIVEIS FOSSEIS

O petróleo é um material fóssil, inflamável e oleoso, variando sua cor de

incolor até o preto. Tem a sua formação reconhecida pelo amontoado de materiais

orgânicos em algumas condições especificas, sendo elas, a pressão a qual são

submetidas e as camadas no subsolo onde são encontradas, variando a

profundidade de acordo com as bacias sedimentares onde as mesmas estarão

presentes, havendo assim, alterações ao longo do tempo. Excetuando a presença

delas em uma bacia sedimentar, o requisito principal para que ao acaso esteja a se

localizar em um reservatório de petróleo, é a presença de alguma rocha porosa

sendo coberta por uma rocha seladora para que impeça o óleo em se dissipar para a

superfície. (ANP, 2012)

2.1.1 Extração do petróleo

A realização da extração do petróleo, se tem três passos para o feito:

prospecção, perfuração e extração.

Na prospecção há a execução de localização de bacias sedimentares por

meio de estudos e uma avaliação precisa do solo e subsolo. Com o uso de

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equipamento como gravímetros, magnetômetros, farejadores e sismólogos, tem-se a

facilidade de condições de trabalho para os geólogos, assim podendo exercer suas

atividades na superfície. Como as bacias podem ser encontradas tanto em terra

(onshore) como no mar (offshore), há diferentes formas para a extração. Em terra é

feito a perfuração por meio de sondas de perfuração, já no mar, é necessário montar

uma plataforma marítima para fazer o mesmo. (LOPES, 2014). Na Figura abaixohá

uma plataforma em extração do petróleo.

Figura 1 – Extração de petróleo.

Fonte: Mundo educação(2013)

Após o primeiro passo feito que é achar onde estão as bacias, partem para a

perfuração, com as respectivas coordenadas de onde elas se encontram, tanto por

posição de GPS, também como boias marcadoras sobre os mares. (LOPES, 2014).

Assim chegando a fase de extração, o petróleo é achado sob as aguas

salgadas havendo também uma camada gasosa de alta pressão sob ela também.

Após a perfuração, como o gás nas camadas está pressurizado, o petróleo pode

jorrar, podendo haver danos e perdas para todos, com isso tem a montagem de um

equipamento chamado de árvore de natal que controla a pressão do mesmo para

que não saia desenfreadamente pelo buraco.

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2.1.2 Destilação do petróleo

Após a sua extração o petróleo é levado para refinarias onde ela será

fracionado por meio de aquecimento em tanque próprio para o procedimento, assim

originando subprodutos, onde se denomina este processo como destilação

fracionada. As derivações do petróleo se diferenciam pelos seus hidrocarbonetos

(composição de carbono e hidrogênio em átomos), compondo-se de pequenas

moléculas sendo eles os mais leves, e os mais pesados trazendo até 70 átomos de

carbono na sua estrutura. A destilação tem esse suceder por conta da diferença do

tamanho das moléculas, menor a molécula de hidrocarboneto, sua densidade e

temperatura de evaporação são menores também. (DE SOUZA, 2015).

Figura 2 – Processo de destilação do petróleo.

Fonte: UNISANTA (2012)

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Por meio do quadro abaixo é capaz de se ter ideia do funcionamento do

destilamento do petróleo e suas diferentes quantidades de subprodutos alcançados

pelo aumento da temperatura conforme mostra no Quadro 1.

Quadro 1– Destilamento do petróleo

Fonte: Mundo educação (2015)

Assim o enfoque, são as fontes energéticas presentes na tabela, como:

Gasolina: utilizada como combustível de motores a combustão interna. Tem-se a

120ºC com variação de 5 a 10 átomos de carbono.

Diesel: utilizado como combustível de motores a combustão interna também,

porém sem velas, como ônibus, caminhão e tratores. Já o diesel seu processo é

mais danoso pro meio ambiente, tendo que se elevar a temperatura para 270ºC para

obtenção do mesmo, tendo de 14 a 20 partículas, sendo assim mais difícil de

queimar e quando queimado mais prejudicial. (LOPES, 2014)

2.1.3 Refino do petróleo

Alguns dos poucos compostosdeixam a coluna de destilação já acabados

para a sua comercialização. Mas o restante ainda tem que ser processada

quimicamente para o obtenção de outras frações, assim aprimorando a sua

qualidade ou para acatar as necessidades comerciais. (DE SOUZA, 2015). De

acordo com a imagem abaixo tem-se os processos de obtenção do refino do

petróleo.

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Figura 3 -Refino do petróleo.

Fonte:Kelle Campus (2012)

Cinco exemplos de processos químicos mais usuais nas refinarias (DE

SOUZA, 2014):

• Craqueamento: divisão de grandes cadeias de hidrocarbonetos em cadeias

menores;

• Reforma catalítica: combinação de pedaços menores de hidrocarbonetos para

criação de outros maiores;

• Alquilação: rearranjo de várias cadeias para fazer hidrocarbonetos desejados;

• Extração de aromáticos: extrai naftas aromáticas leves a fim de suprir fabricas

e usinas químicas e petroquímicas;

• Hidrotratamento: tratamento cataliticamente com hidrogênio para obtenção de

gasolina e diesel, sendo elas leves e médias respetivamente, tendo em vista a

melhoria de qualidade.

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2.1.4 Uso combustíveis fósseis

Na atualidade a maior parte da necessidade energética é dotada da utilização

de combustíveis fósseis, que são os originados da decomposição de organismos,

animais e vegetais por um período de tem inestimável, que originam as camadas

mais profundas do solo e do mar.

Sendo o combustível fóssil em pauta, o petróleo, mas não menos importante

que o carvão mineral que foi o pioneiro em fonte de energia em meados do século

XVIII durante a revolução industrial. Sendo ele correspondente a 6% da oferta de

energia no Brasil. No entanto, o combustível fóssil de aplicação superior, é o

petróleo, por ser processado e conseguido diversos tipos de derivados que atendem

uma gama muito grande de eficiência energética, correspondendo a 37% da oferta

energética no Brasil. E com o refino do petróleo, também é possível se obter o gás

natural (GN), formado por metano (CH4), e utilizado em geração de calor e de

energia em industrias automotivas, tornando-se menos poluente que o óleo

combustível, sendo ela 9% da oferta energética no Brasil.(ALVES, 2014). Na Figura

abaixo vê-se como é feito a estocagem do GN.

Figura 4– Gasodutos e estocagem de GN.

Fonte: Mundo educação (2013).

Por completo todos os combustíveis fósseis são gerados a partir de

compostos orgânicos, tendo uma liberação de gás carbônico e agua quando

queimados. Por isso desde o século XIX, a acumulação de gás carbônico na

atmosfera vem se elevando assim agravando o efeito estufa.

Excetuando a poluição ambiental que o mesmo causa, esses combustíveis

não são renováveis, ou seja, não são eternos e uma hora vão acabar.

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De acordo com a ambientalista Jennifer Rocha:

“Há a necessidade e busca urgentes por alternativas que sejam fontes de energias mais limpas e renováveis, como os biocombustíveis e meios não danosos, como solar e eólica.”

2.2 ENERGIA SOLAR TERMICA

Desde os primórdios a energia solar e abundante e pode ser empregada de

várias formas. Além da produção de eletricidade por meio de sistemas fotovoltaicos,

ela tem um meio muito simples que já era muito comumente usados na antiguidade,

que e o aquecimento, onde o povo grego dispunha de grandes vasos de cobre com

agua, no qual os mesmo ficavam expostos ao sol assim aquecendo-a. (COLONESE,

2013).

A maneira mais acessível para o seu aproveitamento, e por meio de soluções

de arquitetura que favoreçam a iluminação solar ou a gestão natural da temperatura.

E assim tem a possibilidade de captação e estocagem do mesmo para um uso

posterior. Há três referencias básicas para sistema de energia solar, sendo

elas,solar fototérmico, solar fotovoltaico e termossolar. (NEOSOLAR, 2016).

Observa-se abaixo um sistema solar.

Figura 5 - Esquema solar residencial.

Fonte: Invivo (2013).

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2.2.1 Energia solar fototérmica

Esta alternativa para a obtenção da energia está diretamente relacionada com

a porção de energia que um estabelecido corpo é apto para a absorção, em forma

de calor, a começar com a radiação solar incidida do sol. Com sua utilização,

acarreta saberes como é sua captação e seu armazenamento.

Seus coletores são aquecedores de fluidos, sendo liquido ou gasoso, e são

divididos em coletores concentradores e coletores planos, em relação desta

existência ou não das ferramentas de concentração da radiação. Quando aquecido o

seu fluido, o mesmo é mantido em reservatórios, termicamente isolados, até no

momento que serão utilizados (ar quente para secagem de grãos, gases para

acionamento de turbinas, agua aquecida para banho, etc.). Os coletores planos são

mais comumente usados para aquecimento de agua em quaisquer tipos de

residências, desde casas até hospitais e hotéis. (AMBIENTEBRASIL, 2011).

Ao contrário do que muitos pensam esses sistemas de captação para

aquecimento, não há nenhum nível de sofisticação na sua estruturação. Sendo

assim, e capaz de se montar uma estrutura somente com uma cobertura em um

telhado com garrafas PET vazias, das quais estarão interligados em canos por onde

se percorre a agua da residência, como da: caixa d’água, torneiras ou chuveiros.

(INVIVO, 2013).

Figura 6 - Instalação residencial captação fototérmica

Fonte: Sunenergy (2012)

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Em alguns sistemas mais avançados, a captação da energia solar e feita por

painéis solares, bem como conhecido como coletores solares. Um sistema simples e

econômico para aproveitamento da energia que radia do sol, sendo ela utilizada

residências até em empresas para o aquecimento de aguas dos recintos, mesmo

para aquecer ambientes até em processamentos fabris. Captando o calor e

irradiando para o fluido que esteja passando por entre o encanamento, utilizando o

calor como o aquecimento.

Empregue até em substituição de chuveiros elétricos, o que traz uma

economia para o usuário, tendo em mente que a propensão a esta concepção de

energia se popularize e seja difundida. Inúmeros sites na internet já tem disseminado

bem a ideia, ensinando como montar o próprio sistema e sem gastar assombrosos

recursos. Pela sua fonte ser límpida e não prejudicial ao meio ambiente a ponto de

fazer modificações no mesmo, arrisca-se afirmar que esse método permanecera por

gerações, aumentando sua eficácia e barateando ainda mais. (INVIVO, 2013).

2.2.2Energia solar fotovoltaica

A energia fotovoltaica e a energia elétrica concebida a partir dos raios solares,

embora esteja com tempos nublados ou até mesmo com chuva, ele ainda consegue

a obtenção de alguns raios, assim produzindo energia mesmo sem incidência de luz

solar, porém, quanto maior a incidência de luz solar, maior será a produção de

eletricidade gerada. (PORTAL SOLAR, 2017).

A capacidade deste sistema em geração de energia elétrica vem das

conhecidas células fotovoltaicas, que são montadas em painéis solares, o que são

comuns de ser vistos em telhados de casas e empresas. Elas transformam a

incidência de luminosidade solar em energia elétrica, por meios do chamado “efeito

voltaico”, que estão presentes em alguns materiais, sucedendo por conta do silício,

esse efeito e quando raios solares incidem sobre os painéis fazendo com que os

elétrons do material entrem em movimento, sendo o movimento uma energia, gera a

eletricidade.

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Figura 7 -Funcionamento energia solar fotovoltaica.

Fonte: Portal solar (2017).

O seu funcionamento consiste em basicamente cinco passos, exemplificado

na imagem acima:

1 – O Painel Solar reage com a radiação solar assim havendo a produção de

energia elétrica. Os painéis solares, instalados nos telhados, estão conectados entre

eles e por fim ligados até o inversor solar.

2 - Então o papel do inversor solar e converter a energia dos painéis em energia

elétrica para poder usar na sua residência ou empresa (corrente continua CC, em

corrente alternada CA), quaisquer tipos de dispositivos, TV, chuveiro, maquinas,

entre outros.

3 -A energia que sai do inversor solar vai para o seu "quadro de luz" e é distribuída

para sua casa ou empresa, e assim reduz a quantidade de energia que você compra

da distribuidora.

4 - A energia solar pode ser usada para TVs, Aparelhos de Som, Computadores,

Lâmpadas, Motores Elétricos, ou seja, tudo aquilo que usa energia elétrica e estiver

conectado na tomada.

5 - O excesso de eletricidade volta para a rede elétrica através do relógio de luz.

Com esse relógio, e feito àmediçãoequilibrando o consumo de energia da rua

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quando não tem sol, e quando tem muito sol calcula-se o excesso assim,

“devolvendo” a energia para a rede distribuidora, nisso gerando “créditos de energia”

para ser usado quando quiser ou for abatido em sua conta.

Figura 8 -Sistema fotovoltaico residencial.

Fonte: Portal solar (2017).

Em instalações residenciais concede que você gerasseporção ou todo o seu

consumo necessário, dessa forma se desprendendo de sua conta de luz

permanentemente. Abaixo se tem um sistema fotovoltaico maior do que já

apresentado, um industrial.

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Figura 9 -Sistema fotovoltaico comercial de energia solar conectado à rede.

Fonte: Portal solar, 2017.

O sistema fotovoltaico comercial tem a mesma funcionalidade de um sistema

fotovoltaico residencial, que seria proporcionar a geração da energia elétrica

necessária, seja ela parcial ou total. E a diferença dos dois sistemas, e a potência e

quantidade de painéis utilizados em cada área, geralmente como uma empresa tem

um consumo maior, a potência e a área de instalação e bem maior que de uma

residência.

2.3 ENERGIA EOLICA

Energia eólica é o conceito de conversão do vento em energia elétrica. A sua

captação e conversão é feita pelos aerogeradores, e também pelo movimento dos

ventos. Os ventos constituem em um deslocamento de grandes massas de ar, em

movimento horizontal que está em constante deslocamento na área terrestre, com

variáveis de velocidades, e suas grandes extensões diversas (DE SALES, 2011).

A fim de entender como é a formação dos ventos, percebe-se que há muitas

condições neste meio, uma das adversidades é que o ar muda conforme a mudança

de temperatura. Com o aquecimento da superfície terrestre, as camadas que estão

mais perto da mesma, se aqueça, assim gerando um deslocamento entre as

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partículas que a constituem. Em relação a fluidos, conforme o aumento da

temperatura, esta camada fica menos densa, assim diminuindo sua massa de ar,

consequentemente, havendo uma diminuição da pressão atmosférica na área. E

assim a situação oposta, uma formação de um centro de baixa pressão. Por conta

da pressão há uma queda na temperatura fazendo o fluido se tornar mais pesado.

Então a medida que o ar quente sobe por estar menos denso, o ar frio ocupa o seu

lugar. Esta mudança de camadas de ares são de onde originam os ventos, que

sopram na extensão de toda a Terra (DE SALES, DE SOUZA, 2011).

Então sua conversão, que compõe-se de um gerador elétrico movido por uma

hélice, no que lhe diz respeito é movido pela força dos ventos. Pode-se considerar

um mesmo conceito de motor à combustão e pistão, que por sua vez, onde há

pistões, há a hélice e onde há combustível tem os ventos.

A capacidade de eletricidade que será gerada pelos ventos sujeita-se à quatro

condições: quantidade de vento passante pela hélice, a diâmetragem da hélice, a

dimensão do gerador e o seu rendimento. Com um estudo de turbinas há muitas

forças sobre elas, como nota-se abaixo.

Figura 10 - Forças aerodinâmicas nas pás das turbinas

Fonte: Sucatalab(2013).

Os instrumentos que contém nas turbinas, são bem elementares. Existe um

conjunto acionador a um rotor, que é composto por um cubo com 2 ou 3 pás, assim

sendo esta a composição do gerador, que é acionado com a ação do vento sobre as

pás gerando energia elétrica.

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Figura 11 - O funcionamento do processo eólico

Fonte: Palpite Digital (2013)

As turbinas eólicas são compostas por:(eCycle, 2010)

• Anemômetro: onde é feito a medição da força e a velocidade do vento. Funciona

em média de dez em dez minutos;

• Biruta (sensor de direção): aponta a direção do vento. Para um maior

aproveitamento, recomenda-se que a direção do vento esteja perpendicular à

torre;

• Pás: captam o vento, convertendo sua potência ao centro do rotor;

• Gerador: é onde tem a conversão da energia mecânica gerada pela força do

vento em energia elétrica;

• Mecanismos de controle: durante um período pré estipulado é feito uma

adequação da intensidade dos ventos com a potência nominal;

• Caixa de multiplicação (transmissão): é a caixa de transmissão, como em um

motor à combustão, ela transmite a energia mecânica do rotor para o gerador

falado nos itens acima;

• Rotor: conjunto que é conectado a um eixo que transmite a rotação das pás para

o gerador;

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• Nacele: é um local instalado no alto das torres que são compostas por: caixa

multiplicadora ou transmissão, os freio, a embreagem, os mancais, todo controle

eletrônico e hidráulico;

• Torre: é a torre onde ela armazena todos os elementos, sendo eles os principais,

a nacele e o rotor, e os mesmos em alturas apropriada para a sua produção

energética. A torre é o item mais caro do sistema.

2.4 ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA Comumente se idealiza apenas modos obtenção de fontes alternativas de

energia com grandes aparatos e muitos sistemas, mas também há as chamadas

arquiteturas bioclimáticas, este estudo tende buscar a harmonia com as construções

e seu ambiente onde foi construído, considerando no homem que morará nelas,

tirando partido de um dos maiores benefícios que existe, a energia solar, assim

como, correntes convectivas naturais, e a vegetação propiciando a criação de

microclimas.

Figura 12 - Casa sustentável e “saudável” (Croqui bioclimático)

Fonte: Joana de Barro (2012)

E tendo esta adoção como soluções arquitetônicas e urbanísticas, há a

adaptação de cada lugar para a energia ser obtida e determinadas condições locais.

Mas esta arquitetura vai além de apenas um aspecto arquitetônico e estético

compatível com sua localidade.

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Figura 13 - Hotel com arquitetura bioclimática com telhado verde

Fonte: Meio ambiente técnico (2013)

Atenta-se da mesma forma com o progresso de equipamentos e sistema

indispensáveis no uso residencial, como por exemplo, aquecimento de agua,

iluminação, circulação de ar, etc. (CRESESB, 2008).

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3 VIABILIDADE E VANTAGENS-DESVANTAGENS

Dentre todas as fontes alternativas de energia disponíveis no meio ambiente,

não são todas benéficas e vantajosas, algumas desvantagens na utilização delas,

assim acarretando alguns danos ao meio ambiente, tanto durante sua extração

quanto na implantação do sistema. Assim sendo, tem-se que analisar a viabilidade

de cada tipo de energia para cada região, se ela vai ser viável para o lugar onde

será aplicado, se os danos do seu uso não vão sobrepor as suas vantagens.

Alguma das principais vantagens que merecem destaque seria sua fonte

inesgotável, os impactos ambientais são menores, menos emissão de monóxido de

carbono e favorecendo a autonomia energética, isso havendo um avanço na cultura

e na sociedade. (ARION, 2016)

3.1 ENERGIA SOLAR TERMICA

A energia solar é a energia produzida pelo Sol e é convertida em energia que

e utilizada pelos seres humanos, seja ela para produção de eletricidade ou uso de

seu calor como são as mais convencionais e aplicadas nas residências para

aquecimento de agua do mesmo. Anualmente, o Sol produz 4 milhões de vezes

mais energia do que necessita para o uso, ou seja, essa energia inesgotável e de

graça para o uso. Cerca de 15% da energia radiada pelo sol chega a terra e é

retornada para o espaço. Outros 30% são acabados no processo de evaporação da

agua, subindo para a atmosfera na formação de nuvens. A energia solar é também

absorvida pelas plantas, pela terra e oceanos. (PORTAL ENERGIA, 2016)

Uma das vantagens principais, não há poluição durante o seu uso. A poluição

posterior e referente a fabricação dos equipamentos necessários para a construção

dos painéis solares, porem são totalmente controláveis com a utilização das formas

de controle existente.

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Figura 14: Formas painéis solares

Fonte: Portal energia (2016)

Painel monocristalino este e o pioneiro na transformação da radiação solar

em energia solar. A sua construção e por celular monocristalinas de silício, o uso do

silício vem de seu alto grau de pureza, assim sua produtividade elétrica e mais

elevada que quaisquer outros. Sendo ele o líder em eficiência energética chegando

até 21% de eficácia. (ENEL, 2016)

E sua aparência e facilmente reconhecida, pela pureza do silício a sua marca

mais característica e sua cor, na qual representa a pureza do mesmo. Células semi

abauladas, e como o nome diz mono que vem de um único cristal de silício, fatiados

em laminas individuais. A sua vida útil e cerca de 25 a 30 anos tendo boa

performance em dias nublados.

Painel policristalino, a sua formação de diversos cristais as suas células.

Assim também compõe-se de silício a sua composição, porem sua fabricação e feita

a partir da fusão dos cristais do elemento, assim permitindo a criação de inúmeros

cristais. O seu custo e inferior ao do painel monocristalino, pois sua quantidade de

energia requerida durante sua fabricação e bem inferior, barateando o mesmo.

(ENEL, 2016)

A sua forma tem uma engenharia no seu funcionamento e eficiência, ela e

quadra com células cortadas em retângulos. O painel policristalino toma a segunda

posição em quesito de eficiência, trazendo rentabilidade em relação custo-benefício

de 13 a 16%. Tendo sua vida útil igual à do painel monocristalino, de 25 a 30 anos.

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E também tem o painel solar filme fino suas características principais são alta

sensibilidade e tecnologia mais avançada. Tendo a alta sensibilidade a foco de luz, a

sua performance e melhor em áreas com pouca luminosidade solar, sendo ela

também de baixo custo, e com alta flexibilidade na sua película, facilitando a sua

aplicação e vinculabilidade com superfícies do tipo vidros e metais. (PORTAL

SOLAR, 2015)

Mesmo ele sendo de baixo custo, o seu custo benefício e inferior pelo fato de

se ter o requerimento de instalação em áreas maiores, assim acarretando o número

maior de materiais.

Figura 15: Painel solar filme fino

Fonte: Enel soluções (2016)

3.1.1 Vantagens Energia Solar

Diferente dos outros painéis, este tem quatro variações existentes de

materiais a ser utilizado, sendo eles (ENEL, 2015):

-Telureto de cadmio (CdTe): modelo mais industrial, sendo utilizado em grandes

usinas e campos solares. A sua eficiente varia de 9% a 11%, pois o telureto de

cadmio e uma preferência superior em questão de custo e eficiência.

-Células fotovoltaicas orgânicas (OPV): e o polímero que permite a absorção da

radiação solar, transportando as cargas necessárias para produção da eletricidade.

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A sua eficiência varia conforme a sua área de ocupação, sendo assim, ela e mais

viável e melhor performance em grandes projetos.

-Silício amorfo (a-Si): este tipo e produzido através de técnica de empilhamento, que

seria o arranjo das camadas de celular solares de silício amorfo. A sua aplicação e

mais comumente encontrada em menores escalas, tendo eficiência dentre 6% a 9%,

e seu processo de empilhamento e o que deixa caro esta forma.

– Cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS): tem os melhores pontos de eficiência

do grupo de filme fino. A sua produtividade e de 10% a 13% e com sua quantidade

de cádmio reduzida, diminui-se também a toxidade do equipamento.

Outra vantagem são as centrais de captação não necessitam muita

manutenção, uma simples observação e análise do sistema solar fotovoltaico já

servem de parâmetros em manutenções preventiva e preditiva, ou seja, este tipo de

procedimento a mais simples e barato. A manutenção vai desde a escolha de um

local apropriado para a instalação, sendo ela bem feita, já viabiliza o escoo da agua

sobre a superfícies dos painéis, possibilitando uma limpeza natural dos módulos.

Também e indispensável a necessidade de podas das arvores e arbustos que o

rodeia, que acarretam a redução da captação de energia solar. Um equipamento

que ajuda na identificação de prováveis falhas, são os loggers, que monitoram a

produção energética, assim como, outros parâmetros do sistema. (SOLARVOLT,

2015)

A manutenção do sistema e extremamente simples por parte do usuário. Na

grande maioria dos casos, não há necessidade da manutenção após a instalação,

pois esta e tomada antes de sua instalação.

Mais um fator positivo e a possibilidade de não ter a necessidade de nenhuma

adaptação, simplesmente uma instalação em áreas com maiores índices de

insolação, sendo a energia solar sempre presente, sem nenhuma intervenção do

homem no mesmo durante sua obtenção e transformação. (ALVES, 2016)

Sendo essas áreas de ocupação, não há a necessidade de serem grandes, nem

quaisquer tipos de desmatamento e danos ao meio ambiente, para a sua instalação,

nem mesmo grandes usinas solares. A única necessidade as placas serem

afastadas, pois elas radiam muito calor ao seu redor. (PENA, 2016)

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3.1.2 Desvantagens Energia Solar

Algumas delas são as variações em quantidades produzidas de acordo com a

situação climática da zona onde será aplicada (chuvas e neve), e também durante a

noite não se tem produção energética nenhuma, o que faz com que haja a

necessidade de um armazenamento da energia criada durante o dia, em um local

separado da onde estejam ligados à rede de transmissão. Alguns locais do mundo

sofrem alguma quedas na produção dos mesmo, pois durante o inverno a incidência

solar nessas áreas é bem menor, causando uma caída em eficiência energética.

Assim como locais sequente de coberturas de nuvens, havendo uma variação diária

na produção. E o seu armazenamento não tem muita eficácia quando se assemelha

com combustíveis fósseis e a hidrelétrica. Os painéis tem uma capacidade de 25%,

que está aumentando com os anos. (PORTAL ENERGIA, 2013)

3.2 ENERGIA EOLICA

O feito de a energia eólica ser uma fonte energética higiênica, limpa,

renovável e ecológica, não quer dizer que seu impacto ambiental seja inexistente.

Essa energia, ajuda na redução da contaminação causada pela queima de

combustíveis fosseis. Fazendo uma análise mais afundo, constata que ela tem

algumas vantagens e desvantagens de seu emprego, que se tem que levar em

consideração na hora da escolha de qual melhor se adapta ao ambiente desejado,

situação e objetivo. (EWEA, 2014)

3.2.1 Vantagens

Entre suas principais vantagens pode mencionar que é inesgotável sua fonte,

que no caso são os ventos originados dos deslocamentos de massas de ar,

diferenças de pressão atmosférica entre regiões distintas. Em sua geração de

energia elétrica, não tem a emissão de gases poluentes e não tem geração de

resíduos, pois o vento atinge uma hélice que com o movimento gira um eixo do

gerador, assim transformando a energia dos ventos em energia elétrica.

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Figura 16: Parque eólico de Geribatu

Fonte: Santavitoria (2016)

Como também pode-se observar na imagem acima, os parques eólicos

também tem serventia para mais tipos de comércio, como a agricultura e a criação

de gado. Tendo uma amplitude em suas áreas de aplicação.

Assim como a energia solar, a eólica também não necessita de manutenções

frequentes, sendo apenas uma revisão semestral. E um dos pontos mais benéficos

dessa fonte alternativa, é que em menos de seis meses o aerogerador recupera a

energia que foi gasta para a sua fabricação e implantação.

3.2.2 Desvantagens

Como é necessário um fenômeno da natura para que haja o funcionamento,

por vezes a energia não é gerada em momento em que há a necessidade, assim

tornando dificultoso a inclusão da produção dessa tecnologia. Ela facilmente pode

ser superar por pilhas de combustível (H2) ou pela bombagem hidrelétrica. E por

suas dimensões, os parques geram um alto impacto visual no local aplicado.

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Também sucede o seu impacto sonoro, dado que o vento é refratado pelas pás

gerando um ruído constante de 43 decibéis. E a fauna do local, afetando o

comportamento habitual de migração de aves. (EVOLUÇÃO ENERGIA, 2015).

3.3 ARQUITETURA BIOCLIMATICA

Nesta arquitetura, as principais relevâncias são a estrutura e orientação

durante a criação do lar, que o projeto tenha como objetivo ajuda na preservação do

meio ambiente. (HABITISSIMO, 2017)

Figura 17: Casa com arquitetura bioclimáticas

Fonte: Brugal Arquitectes & Enginyers S.C.P.P (2017)

É de suma importância o reconhecimento que esses tipos de casa trabalham

no aproveitamento de fatores naturais, sendo eles, vento, a vegetação e a luz do sol.

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2.3.1 Vantagens

Sendo assim as vantagens que o mesmo apresenta são:

O seu desenho tem a característica por ser compacto e leve. Também tendo

alguns padrões a serem seguidos em diversas áreas de aplicabilidade. Como melhor

localização é ao sul, com uma orientação de 5º ao leste. Seguido desta

padronização, a casa estará protegida do frio. Elementos como portas e/ou janelas

tem a necessidade de utilização de vidros de dupla camada para o seu isolamento

térmico, em seu ganho e preservação. As casas também contam com um

mecanismo de ventilação noturna, refrigerando e refrescando o ambiente, assim não

havendo o desconforto em noite com temperaturas mais altas. Um regulador solar

para que a radiação solar entre somente o necessário, assim sendo controlada a

temperatura e iluminação desejada. Com o ajuntamento de todos os elementos,

pode-se afirmar que será aproveitado o mecanismo energético de forma mais

eficiente.(HABITISSIMO, 2017)

3.3.2 Desvantagens

Ainda há alguma limitações e desvantagens no processo, como em alguns

eventos específicos, no caso do custeio na compra de materiais para a construção

do mesmo. Mas essas desvantagens são desprezíveis tende em vista que uma parte

considerável é executado logo na projeção da casa, assim evidenciando os

benefícios econômicos gerados, tanto em quesito financeiro quanto no ambiental.

No entanto, na atualidade, a conscientização e a disseminação deste

conhecimento, de clima de cada edificação e possíveis adaptações, não é tão

popularizada quanto realmente deveria, assim tendo a necessidade de uma maior

divulgação e incentivo por parte da sociedade concretada em ajudar o meio

ambiente com edificações confortáveis, econômicas e ecológicas. (RATKIEVICIUS,

2012)

Embora algumas pessoas ainda pensem que este tipo de empreendimento é

caro, há a possibilidade de construção de maneira economia e sustentável, com a

utilização das novas tecnologias, tendo em vista que os benefícios venham a longo

prazo.(PENSAMENTO VERDE, 2013)

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4 BENEFÍCIOS SOBRE FONTES NÃO RENOVÁVEIS

O avanço econômico, assim como os altos padrões de vida, a sua

complexidade partilha de um denominador comum: a ociosidade de um

abastecimento conveniente e franco de energia. (HINRICHS; KLEINBACH & REIS,

2010).

De acordo com MILLER (1985), os integrantes da linha do crescimento

mundial, destacam rapidamente a obrigação de parâmetros de incentivo que as

companhias energéticas, aumentem seus suprimentos de energias não renováveis.

Ademais, há uma defesa as construções de grandes usinas termelétricas para

satisfazer a demanda energética dos próximos anos. Tendo este aumento da

utilização de combustíveis não renováveis e danosos ao meio ambiente, acarretaram

uma gradual apreensão com o meio ambiente. Essas preocupações são

relacionadas ao aquecimento global, gases do efeito estufa (GEE), chuva ácida,

resíduos radiativos que ainda estão presente, sendo elas referentes do modo como

se faz o uso da energia. (HINRICHS; KLEINBACH & REIS, 2010)

O crescimento mundial pode ele ser orientado por fontes renováveis de

energia, assim cortando as fontes não renováveis, como petróleo, carvão e energia

nuclear. Mas com isso é necessário uma elaboração do setor que está envolto deste

tema, assim como políticas públicas de apoio a energias renováveis. (COSTA, 2013)

Carvão, rocha orgânica com características combustíveis, constituído por

carbono. A sua abundancia é comprovada pela sua exploração de jazidas de carvão,

presentes em mais de 50 países. Sendo ela a pioneira no processo de produção

energética.

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Figura 18: Mina de Candiota - Jazida de carvão

Fonte: Riograndense de mineração (2017)

4.1 ENERGIAS FOSSEIS E RENOVAVEIS

Petróleo,surgido através de restos orgânicos de animais e vegetais em

decomposição, nas camadas mais profundas da Terra, onde o mesmo sofrera

transformações químicas.

Gás natural (GN), considerado o combustível fóssil mais limpo, pois possui

atributos que dotam de maior durabilidade aos equipamentos do sistema onde

usado, e também com o impacto ambiental reduzido. Por ele ser um combustível

fóssil, ainda tem emissão de poluente, mas o seu diferencial é a baixa emissão de

dióxido de enxofre e diversos outros resíduos na fumaça proveniente da combustão.

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Figura 19: Industria de gás natural

Fonte: TGA (2017)

As fontes de energia renováveis são normalmente consumidas nos locais

onde a mesma é gera, de outra maneira, são fontes de energia nativas. Assim sendo

possível a redução de sujeição de fornecimento externo.

Energia nuclear, energia liberada na fissão ou fusão de núcleos atômicos. A

porção de energia conseguida mediante este processo ultrapassam quaisquer

outras que usam processos químicos, porém só é trabalho com a região externa do

átomo.

Energia eólica, obtenção através do movimento do ar, transformação de

energia cinética em energia elétrica por conta das pás conectadas a turbina gerado.

Sendo ela limpa, e disponível em todo local.

Energia solar, abundante, permanente, limpa, gratuita, não prejudicial ao

ecossistema, somado de características vantajosas, pois com a radiação diária, a

produção energética é superior a qualquer outro sistema.

Energia geotérmica, calor originário da Terra, essa energia calorífica está a

menos de 64 quilômetros da superfície, atingindo até 6000ºC (seis mil graus

Celsius).

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Figura 20: Energia geotérmica


Energia maremotriz, movimentos das ondas das marés e os níveis da agua

do mar, no qual se obtém a energia. Essa ocorrência é adequado à força

gravitacional entre os três astros, a Terra, o Sol e a Lua, sendo eles os causadores

das ondas e das marés, a diferença de altura de acordo com seu posicionamento

relativo. Com a diferença de altura é onde se trabalha na obtenção do mesmo, com

o uso de turbinas para a movimentação natural da agua, junto com mecanismo de

canalização, e o seu armazenamento. Por meio da ligação a um alternador, o

movimentos das agua, a energia das marés, se transforma em energia elétrica.

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Figura 21: Central elétrica maremotriz


Energia hidrelétrica, obtenção de energia elétrica através da energia potencial

dos rios. Para a sua obtenção, tem que haver um fluxo de agua bem alto e que

também haja um desnível em seu curso. Mesmo conceito da maremotriz, no qual se

realiza movimentação sobre as turbinas, sejam elas motriz, rotacionais, usada pela

energia potencial, transformando em energia mecânica, que é a rotação das

turbinas. Ligadas ao um gerador, do qual faz a última transformação para energia

elétrica da qual se usufrui.

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Figura 21: Hidrelétrica de Itaipu

Fonte: Cola da web (2017)

Energia biomassa, é a massa de organismos vivos em combustão. Sendo ela

importante por ter na sua constituição hidratos de carbono, facilitando a combustão e

ajudando na produção energética. Em teoria se obtêm a energia da mesma forma

como a geotérmica que utilizada a temperatura para evaporação de aguas, assim

movimentado uma bobina com o vapor, que alimenta um gerador que transforma em

energia elétrica.

Etanol, também conhecido como álcool etílico hidratado ou anidro, ele é

produzido a partir da cana de açúcar, sendo ele um biocombustível de menor

emissão de gás carbônico e enxofre, proveniente da queima de combustível fóssil.

Hidrogênio combustível, em uma procura incessante em uma fonte de energia

não danosa ao meio ambiente, algumas empresas investem nesta área, para que se

torne viável o uso dele, já que o mesmo não é acessível e barato. No processo tem-

se a combinação com o oxigênio forma a molécula de agua (H2O), que a mesma é

evacuada pelo escapamento.

As dificuldades acarretadas pelas diversas formas de energias, sendo elas

renováveis ou não, precisam despertar o maior número de pessoas, principalmente

aos que não prezam e procuram ajudar o meio ambiente, para que o mesmo possa

entrar em sintonia com a natureza.

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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com a realização desta revisão de literatura sobre fontes alternativas de

energia, foram encontradas várias delas que estão disponíveis no meio ambiente de

forma gratuita e não-danosa. Assim observou-se os benefícios, aplicabilidade,

obtenção, viabilidade e as vantagens e desvantagens sobre os combustíveis fósseis.

E esta análise das energias alternativas vão além de onde podem ser implantadas

até cálculos sobre o seu rendimento em determinadas regiões geográficas. E

também se obteve diversos benefícios sobre as energias que são derivadas do

petróleo, carvão e dentre outros que causam muitos danos pela sua utilização.

Por conta de ser uma revisão bibliográfica, a solução que se obtêm sobre as

melhores fontes alternativas de energia, veio por meio de experimento, estudos de

caso e aplicações, validados por diversos autores. Na pesquisa de múltiplas

literaturas a respeito de fontes energéticas, mostra-se a utilização de fontes

renováveis mais benéficas e viáveis para o meio ambiente, já que elas não são tão

prejudiciais ao mesmo, e a sua obtenção é feita por fatores naturais, como a eólica

pelos ventos, solar pela radiação do sol, entre outras.

Como nota-se o uso de fontes alternativas de energia, sendo elas, energias

renováveis, mostra um avanço muito grande no desenvolvimento humano e

industrial com o mundo, pois com grandes avanços o mesmo pode caminhar junto

da sustentabilidade e preservação do meio ambiente.

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REFERÊNCIAS

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fontes alternativas de energia por meio de...

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