PAPER:FÍSICA GERAL

A ENERGIA IRRADIADA PELO SOL, AS FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS E SEUS PRINCIPAIS BENEFÍCIOS PARA A HUMANIDADE.


Michelle Gomes Ferreira
Prof.ª Margaret Luzia Froehlich
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Ciências Biológicas (BID 1581) – Física Geral
05/06/10

RESUMO

A energia irradiada pelo sol se encaixa dentro das alternativas de fontes renováveis. O aumento das populações urbanas e a industrialização exigiram necessidades crescentes de energia. Aprimorar a eficiência dos aparelhos e a das técnicas para a obtenção de energia é o plano mais essencial para a criação de um sistema de energia seguro para o clima. É importante também mudar para combustíveis que poluam menos o meio ambiente, como é o caso da energia solar e eólica, ou ainda a combinação de produção de calor e energia, tudo isto tem um papel importante. A nossa vida está intimamente ligada a uma forma de energia denominada calor. O sol aquece a terra na medida certa para que as várias formas de vida sejam preservadas. Estivesse o nosso planeta mais perto ou mais longe do Sol, e provavelmente a história seria outra. Manipulando o calor, produzindo aquecimento, resfriamento e mudanças no estado físico dos corpos.

Palavras-chave:


1 INTRODUÇÃO

No mundo moderno, um dos conceitos físicos mais importantes é o de energia. Sua presença é constante em todas as nossas atividades diárias. Desde que acordamos pela manhã, tomamos nosso banho quente, tomamos café, e utilizamos algum meio de transporte para chegar á escola ou ao trabalho, estamos utilizando energia. Mesmo em repouso, o corpo humano necessita de energia para manter em funcionamento os seus órgãos.

A maior parte de energia que existe na terra vem do sol, e a energia emitida pelo sol que provem das reações nucleares que ocorrem no interior das estrelas. Ao chegar a terra a energia solar é utilizada das mais variadas formas.

2 FONTES DE ENERGIA

Historicamente, podemos dizer que a Revolução Industrial marca, de forma muito clara, o início de um processo de transformações progressivas que vêm ocorrendo em diversas áreas da humanidade, sobretudo na economia, na sociedade, na tecnologia e no meio ambiente. As causas e conseqüências da mudança global do clima estão fortemente ligadas a estes quatro aspectos.

Com o advento das máquinas a vapor, que marca o começo da Revolução Industrial, representa também o início de um aumento acelerado do consumo de combustíveis fósseis. O carvão mineral tornava-se então o principal combustível das novas máquinas, cuja utilização cresceria de forma vertiginosa ao longo do século XIX. ()

Posteriormente, a utilização, cada vez maior, de derivados do petróleo como fonte energética para iluminação e em motores de combustão, cujas finalidades foram se diversificando na medida em que o processo de industrialização seguia seu curso, explicam a explosão no consumo de combustíveis fósseis desencadeada pela Revolução Industrial.

Vemos que no passado, o homem preocupava-se com a posse de minerais, de carvão e de borracha. Alguns países chegaram a envolver-se em guerras para poderem controlar a disponibilidade destes produtos.

Hoje as coisas são um pouco diferentes. Atualmente, vemos um “vilão” diferente: o aquecimento global. Com ele surge a preocupação com o uso de combustíveis que causem um menor impacto no meio ambiente as fontes de energia não-renováveis e renováveis As fontes de energia podem ser divididas em dois grupos principais: não-renováveis e renováveis. (ARRUDA MIGUEL; 1999 pg. 55).


3 A QUANTIDADE DE ENERGIA

A energia irradiada pelo Sol, para a atmosfera terrestre é praticamente constante. Para Miguel Arruda, (2000, p. 54) “a energia irradiada ou intensidade de radiação é descrita como a constante solar relativa a uma área de 1 m2.” Esta constante está sujeita a pequenas alterações, provocadas pela variação da atividade solar (suposto) e com a excentricidade da órbita da terra. Estas variações, que se detectam para a gama dos raios UV são menores que 5%, e não são significativas para as explicações de tecnologia solar.

Segundo Miguel Arruda (2000, p. 55), “valor médio da constante solar é E0=1,367 W/m2. De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fração atinge a superfície terrestre 47%, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera”. Esta fração que atinge o solo é constituída por um componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa.

Notadamente, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente do entorno (solo, vegetação, obstáculos, terrenos rochosos, etc.).

Esta radiação disponível à superfície terrestre divide-se em três componentes: Direta: a que vem "diretamente" desde o disco solar; Difusa: a proveniente de todo o céu exceto do disco solar, das nuvens, gotas de água, etc.; Refletida: proveniente da reflexão no chão e dos objetos circundantes. A radiação solar tem diversas componentes: a radiação solar direta Edir proveniente do sol, que atinge a terra sem qualquer mudança de direção e a radiação difusa Edif., que chega aos olhos do observador através da difusão de moléculas de ar e partículas de pó. A radiação difusa inclui também a radiação refletida pela superfície terrestre. A soma da radiação difusa e directa equivalem à radiação solar global EG.

Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Estas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica, também identificada por um coeficiente denominado "Massa de Ar" (AM), e, portanto, do ângulo Zenital do Sol, da distância Terra-Sol e das condições atmosféricas e meteorológicas.


Observa-se que somente a componente direta da radiação solar pode ser submetida a um processo de concentração dos raios através de espelhos parabólicos, lentes, etc. Consegue-se através da concentração, uma redução substancial da superfície absorvedora solar e um aumento considerável de sua temperatura. (ARRUDA MIGUEL, 1999, p. 141).


Devido à alternância de dias e noites, das estações do ano e períodos de passagem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grande variabilidade, induzindo, conforme o caso, à seleção de um sistema apropriado.

4 ENERGIA SOLAR

A energia solar é aquela energia obtida pela luz do Sol, pode ser captada com painéis solares. A cada ano a radiação solar trazida para a terra leva energia equivalente a vários milhares de vezes a quantidade de energia consumida pela humanidade.

Através de coletores solares, a energia solar pode ser transformada em energia térmica, e usando painéis fotovoltaicos a energia luminosa pode ser convertida em energia elétrica.

Há dois componentes na radiação solar: radiação direta e radiação difusa. A radiação direta é a que vem diretamente do sol, sem reflexões ou refrações intermediárias. A radiação difusa é emitida pelo céu durante o dia, graças aos muitos fenômenos de reflexão e refração da atmosfera solar, nas nuvens, e os restantes elementos do atmosférico e terrestre. A radiação refletida direta pode ser concentrada e de utilização, embora não seja possível concentrar dispersa a luz que vem de todas as direções. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa são utilizáveis.

Existem vantagens e desvantagens da energia solar, segundo PALZ, (2002,p.85), “a energia solar recebida pela terra a cada ano é dez vezes superior a contida em toda a reserva de combustíveis fósseis. Mas, atualmente a maior parte da energia utilizada pela humanidade provém de combustíveis fósseis.”A Energia Solar apresenta inúmeras vantagens, principalmente em países como o Brasil, onde o Sol é soberano na maioria das regiões o ano todo. Entre os benefícios podemos citar: é uma energia limpa, não polui, não consome combustível, a instalação é simples e sua manutenção mínima, a vida útil dos painéis é comprovadamente de 25 anos, permite a sua auto-suficiência energética.

A Energia Solar é a solução para levar a eletricidade aos locais aonde a rede convencional não chegou ou é fornecida de maneira precária. É cada vez mais utilizada, principalmente no meio rural, para iluminação, TV, telecomunicações, bombeamento de água e eletrificação em geral.

Este tipo de energia também possui algumas desvantagens, entre elas: existe variação da energia produzida, de acordo com a situação climática do local (por exemplo, locais chuvosos), durante a noite não existe produção de energia, fazendo-se necessários meios de armazenamento, que por vez se tornam caros é deficientes comparados com os outros meios de produção de energia.

5 ENERGIAS RENOVÁVEIS

Energias renováveis são todas aquelas formas de energia cuja taxa de utilização é inferior à sua taxa de renovação. As suas fontes podem ter origem terrestre (energia geotérmica) gravitacional (energia das marés) e solar (energia armazenada na biomassa, energia de radiação solar, energia hidráulica, energia térmica oceânica e energia cinética do vento e das ondas). Também são consideradas fontes de energia renovável os resíduos agrícolas, urbanos e industriais


Segundo Wilson Carron,(1999, p. 247).”atualmente, vemos um “vilão” diferente: o aquecimento global”. E com ele, a preocupação com o uso de combustíveis que causem um menor impacto no ambiente. Desta forma, surgiu um novo “manual” para o bom combustível: Deve se tratar de uma fonte renovável a fim de garantir que o mesmo sempre poderá ser utilizado; Deve se tratar de uma fonte “limpa”, ou seja, com baixo impacto ambiental, por exemplo, emitir menores concentrações de gás carbônico; Deve possuir um bom custo benefício, a fim de que o mesmo seja acessível economicamente às indústrias, bem como à população.


6 TERMELÉTRICAS E HIDRELÉTRICAS



As termelétricas convencionais produzem energia a partir da queima em caldeira de carvão, óleo combustível ou gás natural. As usinas nucleares são consideradas termelétricas, porém usam materiais radioativos, que por fissão geram energia elétrica. Numa termelétrica convencional, o calor, produzido pela queima dos combustíveis em caldeira, aquece a água que circula numa rede de tubos, e produz vapor. Este vapor movimenta as pás de uma turbina, que ligada a um gerador produz energia elétrica. O vapor é resfriado por um condensador e volta à rede de tubos da caldeira, reiniciando o ciclo. Em geral, as termelétricas são instaladas próximas a leitos de rios ou mar, pois a água é utilizada no processo de condensação do vapor. Isto acarreta na elevação da temperatura da água onde termelétricas são instaladas, pois esta é devolvida mais quente, o que pode comprometer a fauna e a flora da região, além de aumentar também a temperatura média local. As usinas termelétricas geram energia a partir da queima de combustíveis, e são “vorazes consumidoras de diesel ou carvão, e importantes fontes de gás carbônico e óxidos de nitrogênio e de enxofre, poluentes que acentuam o efeito estufa e acarretam chuvas ácidas” (Favaretto, 1999).

“A energia consumida pelo homem, globalmente, provém em aproximadamente 80% da queima de combustíveis fósseis, tal como o carvão, petróleo e gás natural “(Costa, 2005). A utilização maciça desses recursos, além de provocar o esgotamento dessas fontes energéticas, é a maior responsável pela emissão de gases tóxicos e poluentes, que alteram o clima mundial, acidificam águas e causam danos à saúde.

As hidrelétricas, vistas por muitos como uma fonte de “energia limpa”, do ponto de vista ambiental não podem ser consideradas uma ótima solução ecológica. Elas interferem drasticamente no meio ambientes devido à construção das represas, que provocam inundações em imensas áreas de matas, interferem no fluxo de rios, destroem espécies vegetais, prejudicam a fauna, e interferem na ocupação humana. As inundações das florestas fazem com que a vegetação encoberta entre em decomposição, alterando a biodiversidade e provocando a liberação de metano, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa e pela rarefação da camada de ozônio.

Segundo Leite (2005, p.87):


A implantação de hidrelétricas pode gerar impactos ambientais na hidrologia, clima, erosão e assoreamento, sismologia, flora, fauna e alteração da paisagem. Na hidrologia impacta com a alteração do fluxo de corrente, alteração de vazão, alargamento do leito, aumento da profundidade, elevação do nível do lençol freático, mudança de lótico para lêntico e geração de pântanos. Impacta no clima alterando temperatura, umidade relativa, evaporação (aumento em regiões mais secas), precipitação e ventos (formação de rampa extensa). Impacta também através da erosão marginal com perda do solo e árvores, assoreamento provocando a diminuição da vida útil do reservatório, comprometimento de locais de desova de peixes, e perda da função de geração de energia elétrica. Na sismologia pode causar pequenos tremores de terra, com a acomodação de placas. Na flora provoca perda de biodiversidade, perda de volume útil, eleva concentração de matéria orgânica e conseqüente diminuição do oxigênio, produz gás sulfídrico e metano provocando odores e elevação de carbono na atmosfera, e eutrofiza as águas. Na fauna provoca perda da biodiversidade, implica em resgate e realocação de animais, somente animais de grande porte conseguem ser salvos, aves e invertebrados dificilmente são incluídos nos resgates, e provoca migração de peixes.


No Brasil, a construção de usinas hidrelétricas na Amazônia vem degradando enormemente a floresta, que “tornou-se alvo das estratégias de desenvolvimento e integração territorial de diversos países da América do Sul” (Favaretto, 1999). Cortez (2005) coloca que “o desmatamento é o principal fator da redução pluviométrica nas áreas de recarga (cabeceiras) dos rios que abastecem as represas”. E cita o rio São Francisco como é exemplo: “o desmatamento de sua cabeceira e afluentes, a perda das matas ciliares, a retirada sem controle de grandes volumes de água para irrigação e consumo rebaixaram o seu nível, assorearam o seu leito e causaram a salinização de sua foz. E, conseqüentemente, perda de volume nos reservatórios das suas hidrelétricas”.
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7 CONCLUSÃO


O homem já não depende apenas das fontes locais para obter os recursos, e o melhoramento de meios de transporte reduziu o custo das matérias-primas para a indústria. Apesar disso, o princípio continua a ser o mesmo prosseguir a procura ativa e contínua de novos recursos de aproveitamento e de aplicação em larga escala, tendo em consideração o valor dos recursos renováveis, tais como os produtos animais e vegetais necessários à alimentação do homem.

E com o mesmo princípio, o homem estrutura a organização socioeconômica da sociedade centrada nos recursos energéticos e o domínio dos territórios com base nessa detenção e poder, desencadeando conflitos regionais. A organização da sociedade também evolui e sofre mudanças.

Se as energias renováveis, que são por naturezas mais distribuídas espacialmente, ocuparem o papel dominante das fósseis, terão necessariamente conseqüências na organização das sociedades, nas relações sociais de produção e sua distribuição na superfície terrestre.


8 REFERÊNCIAS

ARRUDA Miguel, Wilson Carron. As Fases da Física. São Paulo: Ed Moderna, 1999, p.55-141-245-247.

Cortez, José H. Não existe Energia Limpa. Jornal Gazeta Mercantil. 24 de abril de 2002. Capturado em junho 2010. Online. Disponível na Internet:
http://www.camaradecultura.org/Nao%20existe%20energia%20limpa.pdf

Costa, Heitor S. Alerta termelétrico em Pernambuco. Secretaria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente. Pernambuco: 25 de julho de 2005. Capturado em junho 2010. Online. Disponível na Internet: http://www.espacociencia.pe.gov.br/artigos/?artigo=1

Favaretto, José A. Biologia — Volume Único, 1999 e Biologia — Uma abordagem evolutiva e
ecológica. Editora Moderna. São Paulo: 1997. Capturado em junho 2010. Online. Disponível na
Internet: http://www.moderna.com.br/moderna/fisica/faces/Cap. 43. Pdf

Leite, M. A. Impacto Ambiental das Usinas Hidrelétricas. II Semana do Meio Ambiente. UNESP. Ilha Solteira, junho 2005.

PALZ, Wolfang. Energia Solar e Fontes Alternativas. São Paulo: Hemus, 2002.