ENERGIA: uso, geração e impactos ambientais - A Graça da Química

ENERGIA: uso, geração
e impactos ambientais
José Roberto Castilho Piqueira (Sorocaba)
Claudio Marcelo Brunoro

FICHA TÉCNICA
Direção geral
Emílio Gabriades e Guilherme Faiguenboim
Coordenação geral
Nicolau Marmo
Marketing
Antonio Silva Filho
Autoria
José Roberto Castilho Piqueira (Sorocaba) e Claudio Marcelo Brunoro
Coordenação editorial
Dácio Antônio de Castro
Preparação de texto
Cely Arena
Programação visual
Ulhôa Cintra Comunicação Visual e Arquitetura
Impressão
Editora Ave Maria
Sistema Anglo de Ensino
Rua Tamandaré, 596
Liberdade – São Paulo – SP
CEP 01525-000
Fone/Fax (011) 3273-6000
www.cursoanglo.com.br

Apresentação
Recentemente, numa certa manhã escura, quebraram minha rotina de tantos anos. Acordei ao som
de Vivaldi, emitido pelo rádio-despertador. Era um bom começo. Acendi a luz, acionei o barbeador elétrico
e tomei uma ducha quente para despertar. Mas não acordei.
Na copa, esperava-me um suco de frutas com qualidade garantida pela geladeira, batido no liqüidificador
e um cafezinho recém-saído da cafeteira elétrica. O microondas esquentava pães de queijo.
O rádio, como sempre, dava as notícias do dia. De repente, o locutor anunciou: APAGÃO! Agora, sim,
despertei pra valer. Tudo o que aprendi na vida sobre energia começou a aflorar desordenadamente.
Quilowatt (kilouot). Por que “uot”? O homem era escocês, mas de origem alemã! Por que Chopin (Chopan)?
O homem era polonês!
Quilowatt-hora? Deserdaram o Joule? Temos de economizar 20%. 20% do quê? Quanto uma
geladeira despende de energia? O nível dos reservatórios está caindo. Quais reservatórios? Afinal, de onde
vem a nossa energia? Temos tantos rios e vamos apelar para as termelétricas? Falta instalar turbinas em
hidrelétricas prontas? Então a água está saindo pelo ladrão? Não adianta somente instalar turbinas: faltam
linhas de transmissão. Esse problema só existe no Brasil ou é um problema mundial?
Quem é o culpado? Bush ou Fernando Henrique? Não, não! Essa pergunta jamais faço.
O que fazer?
É importante saber o que fazer, e para isso convém saber quem sabe.
Quem sabe desses assuntos? Aqui no Anglo, todos os olhares convergiram para o Sorocaba: ele é o
pai da matéria. E o Brunoro é um dos filhos!
Por que essa dupla? Porque eles possuem duas qualidades que nem sempre andam juntas: conhecimento
da matéria e didática. Esta última é especialmente relevante nesse caso, porque o assunto é
“quente” para os próximos vestibulares.
E ainda dizem que nós não damos “dicas”…
Nicolau Marmo
Coordenador Geral
Sistema Anglo de Ensino
3

Energia: uso, geração e impactos ambientais
ÍNDICE
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Energia e vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Energia elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Geração de energia elétrica e meio ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Desenvolvimento sustentável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4

Introdução
Introdução
O século XXI começa com um grande desafio: a questão energética. Acreditar que economizar energia
é uma necessidade apenas no Brasil, entretanto, é pretensão. E procurar um responsável pela situação,
questionar a competência de governos e o planejamento técnico, ou mesmo acusar as políticas de privatização
do setor energético não são formas realistas de encarar o problema, pois ele é multifacetado e relaciona-se
com questões mais amplas, que requerem análise acurada. Na Califórnia e na Flórida, nos Estados
Unidos, por exemplo, freqüentemente apontados como paradigmas de administração competente, a crise
energética é até mais intensa do que no Brasil, apesar dos modelos privatizados de geração, transmissão
e distribuição de energia lá adotados.
O problema é delicado e de abrangência mundial. O nível atual de desenvolvimento da humanidade,
evidenciado pela tecnologia, a medicina e o potencial de conforto, exige um consumo de energia por
habitante bastante elevado. Interromper esse consumo – decisão simplista – seria negar o conhecimento
adquirido e, talvez, comprometer a continuidade da civilização.
Portanto, sendo inevitável consumir energia, é importante haver bom senso na sua distribuição e renovação
e também a consciência de que é urgente desenvolver novas tecnologias não poluentes para obtê-la.
A obtenção de energia para manter a sociedade hoje está atrelada,quase inevitavelmente,à degradação
ambiental. A escolha adequada da matriz energética (distribuição entre as formas de geração) mundial não
pode levar em conta apenas os custos imediatos: deve assegurar a qualidade de vida das futuras gerações.
Veremos a seguir alguns dos aspectos relativos ao uso da energia e suas implicações. Iniciamos com
a idéia geral de que a energia é, e sempre foi, o bem de capital de maior valor para a nossa espécie, discutindo-a
no que se refere à utilização humana. Depois abordamos a transformação da energia até o consumo
final e o seu uso doméstico, encerrando com uma discussão abreviada das diversas formas de geração
e os seus impactos ambientais.
Eletricidade no mundo
em kilowatts-hora
Consumo Consumo
per capita total
Noruega 26 214 115 369
Canadá 17 549 531 051
EUA 13 284 3 610 149
França 7 693 450 072
Brasil 2 192 348 456
Índia 482 465 867
Ruanda 29 175
Chade 13 90
Fonte: Human Development Report, Nações
Unidas, 1997
Fotografia da Terra, à noite, registra a situação político-econômica dos países. Para chegar a esse resultado, os pesquisadores Craig
Mayhew e Robert Simmon usaram centenas de imagens produzidas pelos satélites meteorológicos do Departamento de Defesa dos EUA.
5

Energia: uso, geração e impactos ambientais
Energia e vida
Nas aulas de Biologia e Física costumamos deparar com dois conceitos aparentemente díspares de
energia. Os biólogos parecem falar de algo concreto, que passa do Sol para as plantas e dessas para os animais,
transformando-se no interior dos seres vivos, por processos fisiológicos complicados, nas mais diversas
modalidades, sendo essencial para funções como respiração, excreção, reprodução, manutenção de
temperatura e condução de impulsos elétricos associados ao sistema nervoso.
Os físicos parecem falar de algo mais abstrato, calculável por equações, relativo a situações mais simples,
como carrinhos descendo montanhas-russas ou cargas elétricas em movimento nos circuitos.
Os conceitos empregados nas duas disciplinas, entretanto, são integrados e remetem à mesma entidade
física: a capacidade de um corpo (ou sistema de corpos), em qualquer escala espacial, produzir movimento
próprio ou de outros corpos que estão no seu entorno.
Assim, o ser humano, nas atividades diárias, todo o tempo utiliza energia. Ele a retira dos alimentos
que ingere e, como se fosse uma máquina, transforma-a nas diversas modalidades necessárias ao funcionamento
do seu organismo.
A tabela abaixo (Goldemberg,1998) ilustra o gasto de energia do corpo humano em diversas atividades:
Trabalho leve
Escrever 20
Permanecer relaxado 20
Datilografando rapidamente 55
Tocando violino 40-50
Lavando louça 60
Passando a ferro 60
Vê-se que utilizar energia não é apenas uma questão governamental,mas uma questão de manutenção
da vida no planeta, relacionada ao homem e à
natureza que o cerca.
Evidentemente, à medida que a nossa espécie
foi se multiplicando e se apropriando do
espaço terrestre, as necessidades de energia
aumentaram consideravelmente, sobretudo
porque dela passou a depender a vida sob condições
adversas.
O gráfico de barras ao lado (Goldemberg,
1998) mostra esse fato, indicando que, quanto
mais sofisticada a vida e maior sua qualidade,
maior a necessidade de consumo de energia.
Do homem primitivo, que não conhecia o
fogo,até o homem tecnológico,o consumo diário
cresceu, em um milhão de anos, de 2000 kcal
para quase 230 000 kcal. Esse aumento foi pro-
6
Necessidades energéticas para várias atividades (em kcal/hora)
Trabalho moderado
Dormindo 85-110
Tomando banho 125-215
Carpintaria 150-180
Caminhando 130-240
Trabalho pesado
Marchando 280-400
Andando de bicicleta 180-600
Remando 120-600
Nadando 200-700
Trabalho muito pesado
Pedreiro 350
Correndo 800-1 000
Escalando 400-900
Esquiando 500-950
Subindo escadas 1 000
Fonte: E. Cook. Man, Energy, Society,W. H. Freeman and Co, San Francisco, EUA (1976).
Estágios de desenvolvimento e consumo de energia
Energia total consumida per capita (mil kcal/dia)
230 Homem
tecnológico
77 Homem
industrial
Homem agrícola
20 avançado
Homem agrícola
12
primitivo
6 Homem
caçador
2 Homem
Alimentação Moradia e
comércio
primitivo
Indústria e
agricultura
Transporte
0 50 100 150 200
Consumo diário per capita (mil kcal)

Energia e vida
gressivo, acompanhando o refinamento da tecnologia desenvolvida pela humanidade para modificar o
meio ambiente em seu benefício.
Os recursos energéticos disponíveis na Terra, porém, são limitados. Conciliar esse fato com as necessidades
humanas é, como dissemos, um grande desafio a ser enfrentado pela ciência moderna, independentemente
das administrações e das ideologias.
Além disso, não há como negar que o consumo de energia está relacionado com a qualidade de vida,
conforme mostram os gráficos ilustrativos (Goldemberg, 1998) abaixo, em que a unidade de energia utilizada
é a TEP (tonelada equivalente de petróleo), equivalente a10 7 kcal.
Expectativa de vida, mortalidade infantil, alfabetização e taxa de fertilidade
total como uma função da energia comercial consumida per capita
Expectativa de vida (anos)
Analfabetismo (% população adulta)
80
60
40
20
80
60
40
20
0
Média de 127 países
para grupos de 10 países
2 4 6
Uso da energia TEP per capita por ano
0 2 4 6 8
Uso da energia TEP per capita por ano
Concluindo, a energia é essencial à vida e fator de conforto e bem-estar. Democratizar esses bens, distribuindo-a
de modo eqüitativo, é responsabilidade de todos.
Mortalidade infantil
(mortes por 1000 nascimentos vivos)
80
60
40
20
Média de 127 países
para grupos de 10 países
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
Uso da energia TEP per capita por ano
Uso da energia TEP per capita por ano
Taxa de fertilidade total (TFT)
10
8
6
4
2
Irã
Omã
Líbia
Arábia Saudita
Gabão
Mongólia
Venezuela Kuwait
Trinidad e Tobago
7

Energia: uso, geração e impactos ambientais
Energia elétrica
Como vimos, a energia é essencial para todas as atividades dos seres vivos e em particular para a
qualidade de vida do homem moderno, a qual é indissociável do consumo energético nos trabalhos
domésticos, comerciais e industriais.
Estes dependem de mecanismos de provimento de energia que variam conforme as formas de organização
da sociedade mas que tratam, igualmente, de converter a energia proveniente de fontes primárias
– como o Sol, movimentos de massas de água e ar, petróleo, carvão e biomassa – em energia utilizável no
cotidiano.
Como normalmente as fontes de energia primária se localizam distante das regiões consumidoras,
para transferi-la de um lugar para outro é comum convertê-la em energia num estágio intermediário, que
é distribuída aos diversos pontos de consumo.
Como exemplos desse estágio, podemos citar a energia obtida da queima de combustíveis e lenha, do
movimento de rodas d’água e de pás de moinhos de vento, das turbinas das usinas hidrelétricas, entre outras.
De todas as modalidades intermediárias num ciclo energético, a energia elétrica é aquela com que
temos maior familiaridade, por ser ela a mais usada – já que é a mais vantajosa. A vantagem vem da facilidade
de transformação, com poucas perdas, de energias primárias em elétrica e da facilidade da posterior
transferência desta para as regiões consumidoras.
A figura abaixo (Goldemberg, 1998) ilustra um ciclo energético que utiliza o carvão como fonte
primária.
O estudo do uso da energia elétrica como modalidade intermediária costuma ser dividido em três
partes:
■ Geração: transformação da energia primária em elétrica por indução eletromagnética, células fotovoltaicas
ou eletrólise;
8
O sistema energético: da extração até os serviços energéticos
Modo de extração
Energia primária
Energia primária
Energia secundária
Tecnologias de distribuição
Energia final
Tecnologias de uso final
Serviços da energia
Mina de carvão
Carvão
Usina elétrica
Eletricidade
Rede de eletricidade
Eletricidade
Lâmpada
Iluminação

■ Transmissão: transferência da energia elétrica do ponto de geração até a região consumidora;
■ Distribuição: transferência da energia elétrica ao usuário final.
Geração
Entendemos por geração de energia elétrica a transformação
de outra modalidade de energia em energia elétrica. Esta
pode ser obtida a partir:
■ do movimento: indução eletromagnética;
■ da luz: células fotovoltaicas;
■ da energia química: eletrólise.
Energia elétrica
A maneira mais prática de gerar energia elétrica em quantidades consideráveis para consumo é fazer
uso do fenômeno da indução eletromagnética. Descoberto por Faraday, ele é objeto de estudo detalhado
no Eletromagnetismo, mas, para o que nos interessa aqui, basta que seja entendido como a capacidade de
produzir diferenças de potencial elétrico (ddp) e correntes elétricas a partir do movimento de peças condutoras,
imersas em campos magnéticos.
Os mecanismos de geração, em geral, são em corrente alternada, em freqüências correspondentes às
dos movimentos de rotação dos eixos dos geradores. Isso requer a obtenção de energia de movimento
(cinética) para o eixo de uma turbina, pois o movimento dela é responsável pelo movimento de condutores
em campos magnéticos, gerando a energia elétrica. Essa energia cinética deriva, predominantemente,
de três tipos de energia potencial:
■ da água (hidráulica): usinas hidrelétricas;
■ do petróleo e seus derivados, do carvão e do gás natural: usinas termelétricas;
■ dos combustíveis nucleares: usinas termonucleares.
Da energia elétrica gerada mundialmente, cerca de 64% provêm de termelétricas, 19% de hidrelétricas
e 17% de termonucleares. No Brasil, mais de 90% provêm de hidrelétricas.
Também existem formas de energia alternativas, menos utilizadas, obtidas, por exemplo, a partir:
■ do movimento: eólica, oceânica;
■ da luz: placas de células fotovoltaicas;
■ de eletrólise: células de combustíveis.
Transmissão
A transmissão de energia elétrica pode ser feita em corrente contínua
(CC) ou alternada (CA).
Como vimos, a geração elétrica em usinas é em CA. Porém, se a
distância envolvida na transmissão da energia é maior que 700 km, é
mais econômico transmiti-la convertida em CC. O gráfico seguinte
(Reis & Silveira, 2000) traz uma comparação dos custos para CC e CA.
9

Energia: uso, geração e impactos ambientais
Deve-se considerar, ainda, que para transportar grandes quantidades de energia são necessárias
ddps altas, pois o processo envolve perdas, principalmente por efeito Joule. Minimizá-las para ddps
menores implicaria utilizar condutores com bitolas enormes.
Assim, de acordo com a distância a ser coberta pela rede, existem tensões de transmissão
padronizadas, sendo as mais utilizadas:
■ Alta Tensão (AT): 138 e 230 kV
■ Extra-Alta Tensão (EAT): 345, 440, 500 e 765 kV
■ Ultra-Alta Tensão (UAT): 1000 e 1200 kV
Distribuição
A distribuição é o estágio final do processamento da
energia elétrica para atender os usuários residenciais, comerciais
e industriais.Trata-se de um direito do cidadão, que
cabe ao Estado preservar, direta ou indiretamente.
Prover esse serviço implica padronizar equipamentos
elétricos, construir redes nas áreas urbanas, operar e manter
redes e equipamentos, garantir a segurança da população e
do pessoal de instalação e manutenção.
Para assegurar a distribuição da energia elétrica, é preciso
construir subestações com capacidade para captar a
energia necessária, proveniente da rede de transmissão, e
diminuir as tensões para níveis padronizados. Em seguida,
para prover seu uso aos consumidores, as tensões devem ser diminuídas mais uma vez, para níveis compatíveis
com seus aparelhos.
Quem arca com os custos desse processo, bem como com os da exploração dele como negócio, é o
consumidor, de acordo com seu consumo – que, portanto, deve ser medido.
O habitual é medi-lo em kWh, uma unidade de energia que é o produto da unidade de potência (kW)
pela unidade de tempo (h) – embora a unidade oficial de energia, no Sistema Internacional (SI), seja o joule (J).
10
Custo
Comparação de custo entre CC e CA
Linha em CA
mais econômica
Linha em CC
mais econômica
Corrente alternada
Corrente contínua
Comprimento da linha (km)

Geração de energia elétrica e meio ambiente
Modelo físico do Sistema Geração/Transmissão/Distribuição
As partes envolvidas no uso da energia elétrica, que descrevemos brevemente, podem ser representadas
num modelo físico simplificado:
Geração
Transmissão
Visualizando o efeito da transmissão como o de uma resistência interna acrescida à geração, entendemos
que, quanto maior a distância entre a geração e o pólo consumidor, maiores as perdas envolvidas
no processo.
Geração de energia elétrica e meio ambiente
A necessidade de energia, por efeito do crescimento populacional e do progresso industrial, aumenta
a cada dia. Nos países em desenvolvimento, um crescimento populacional total de aproximadamente
2% por ano é responsável por 50% do crescimento anual do consumo global de energia.
Portanto é urgente construir usinas e viabilizar processos alternativos para ampliar a produção de
energia elétrica.
Qualquer processo de geração e utilização de energia é, de alguma forma, nocivo à manutenção das
condições ambientais. Para o bom exercício da cidadania, é importante conhecermos alguns efeitos dos
principais mecanismos de geração, transmissão e distribuição.
Tipos de usinas e impactos
Distribuição
U = E – ri
Convencionais
■ Usina hidrelétrica: provoca o alagamento de grandes regiões, com conseqüente modificação da fauna
e da flora, e a inundação de cidades, ocasionando o deslocamento de populações. Acresce-se a isso o
eventual mau uso da água, que é um bem de múltipla utilização, e a possibilidade de emissão de gás
metano, pela decomposição orgânica gerada pelos alagamentos.
■ Usina termelétrica: a queima de combustíveis fósseis na geração de energia elétrica produz CO 2, agravando
o efeito estufa e o aquecimento global.Também provoca a contaminação da atmosfera, do solo e
da água pelas cinzas arrastadas pelo fluxo de gás. Além disso, os óxidos de nitrogênio e enxofre agravam
enfermidades pulmonares, cardiovasculares e renais das populações residentes nas imediações.
11

Energia: uso, geração e impactos ambientais
■ Usina termonuclear: além de envolver as questões vitais da segurança e do tratamento de resíduos
nucleares, tem como importantes fatores negativos a emissão de CO 2 e o aumento da temperatura dos
cursos d’água empregados na refrigeração, prejudicando a biodiversidade local.
Alternativas
■ Eólica: produz nível elevado de poluição sonora, podendo provocar alterações auditivas na população
das proximidades.
■ Oceânica: a construção de barragens pode mudar as cadeias alimentares locais, prejudicando a fauna
e a flora.
De todos os efeitos nocivos citados, o que parece mais grave é o da emissão de CO2 nas termelétricas,
considerando-se que elas são responsáveis por 64% da matriz energética mundial. Podemos ter uma idéia da
intensidade com que a produção de energia agrava o efeito estufa pelo gráfico abaixo (Goldemberg, 1998).
Desenvolvimento sustentável
O fator mais relevante nos problemas ambientais decorrentes do uso da energia é o emprego de
combustíveis fósseis na produção de eletricidade, no setor de transporte e na indústria.
Resolver esse problema eliminando a causa evidentemente é uma tarefa muito difícil, pois os combustíveis
fósseis respondem por mais de 90% do consumo atual de energia mundial. Entretanto não
parece impossível, dadas as alternativas de fontes renováveis disponíveis hoje.
Usar gás natural nas termelétricas é interessante, pois, em comparação com os combustíveis fósseis,
emite metade do CO 2 por kWh e praticamente não emite óxidos de enxofre e nitrogênio.
Fazendas de produção de energia a partir de biomassa representam outra solução bastante convidativa,
uma vez que o CO 2 por elas emitido pode ser reabsorvido nos processos de fotossíntese e não há
emissão de óxidos de enxofre e nitrogênio.
Há ainda a energia solar, que pode ser utilizada como fonte quente nas termelétricas ou ser diretamente
convertida em elétrica, nas células fotovoltaicas.
As desigualdades entre os países, no entanto, determinam diferenças não só no volume de energia
consumido (os pobres consomem menos que os ricos), como também na forma de obtê-la: as melhores
12
Contribuição para o efeito estufa
Desmatamento
9%
Agricultura
14%
Indústria
4%
CFCs
17%
Produção
de energia
56%

Conclusão
soluções para a matriz energética dos países desenvolvidos, quando aplicadas ao contexto de países em
desenvolvimento, nem sempre serão ótimas.
A questão energética influencia diretamente o desenvolvimento e o meio ambiente. Não podemos
privilegiar o primeiro provocando drásticos impactos no segundo. É nisso que se fundamenta o conceito
de desenvolvimento sustentável, que defende não só a qualidade de vida atual, mas também a herança
a ser deixada para as gerações futuras, propondo a proteção e a manutenção dos sistemas naturais.
Um passo significativo para a concretização desse conceito foi a Conferência de Estocolmo, em 1972,
que enfatizou a questão ambiental e a convivência na Terra.
Outro foi a ECO 92 ou Unced (United Nations Conference on Environment and Development), realizada
no Rio de Janeiro, que frisou o problema da utilização de combustíveis fósseis na produção de energia
devido à emissão de CO 2 e o conseqüente agravamento do efeito estufa.
Mais recentemente, o Protocolo de Kyoto (1997) procurou restringir a emissão de CO 2 dos países, sugerindo
o emprego de mecanismos para um desenvolvimento limpo.
Para dar uma idéia dos reais responsáveis pelo efeito estufa e pela degradação ambiental, apresentamos
a tabela abaixo, com o volume anual de CO 2 emitido por diversos países.
Os Estados Unidos, um dos maiores emissores de CO 2, posicionaram-se contra as medidas propostas
no Protocolo de Kyoto, alegando que elas acarretariam uma redução drástica na sua economia, podendo
provocar recessão. Esse é um exemplo da tentativa suicida de manter a economia dos ricos à custa da
degradação da qualidade de vida de todos.
Conclusão
Quantidade Países
Emissão de CO 2 (toneladas de CO 2 per capita)
Entre 16 e 36 Estados Unidos e Austrália.
Entre 7 e 16 Japão, Canadá, Rússia, Ucrânia, Polônia e África do Sul.
Entre 2,5 e 7 União Européia, China, México, Chile, Argentina e Venezuela.
Entre 0,8 e 2,5 Brasil, Índia, Indonésia, países da América Central e Caribe.
A introdução em larga escala de fontes renováveis de energia, embora desejável, não será fácil, pois os
combustíveis fósseis têm baixo preço de mercado, e essa é a preocupação que, infelizmente, ainda
prevalece: quando calculamos o custo das diversas alternativas energéticas, não consideramos o custo da
degradação ambiental resultante de cada uma delas – exorbitante, no caso dos combustíveis fósseis.
Além disso, alguns problemas ambientais devem ser encarados de maneira global, para que se
implantem soluções resultantes de cooperação internacional honesta e eqüitativa, não cabendo às populações
carentes o ônus da manutenção da riqueza alheia.
Repensar a matriz energética é responsabilidade das administrações de todos os países. Fiscalizar as
soluções é tarefa de toda a população, que, para isso, necessita de boa informação técnica e de um pouco
de cultura tecnológica.
13

Energia: uso, geração e impactos ambientais
Exercícios
1. Obtenha a relação de transformação de kWh para J.
2. Considere uma lâmpada de 60 W, ligada 3 horas por dia. Qual seu consumo mensal em kWh? Qual seu
consumo em J?
3. Subir escadas equivale, aproximadamente, a manter acesas quantas lâmpadas de 100 W? (Considere
1cal = 4J).
4. Quantos kWh por dia gasta o homem tecnológico? Quanto gastava o homem agrícola primitivo?
(Considere 1cal = 4J.)
5. Compare, aproximadamente, o consumo anual de energia per capita por ano de um país com mortalidade
infantil de 10 mortes por 1 000 nascimentos com outro de 40 mortes a cada 1 000 nascimentos.
6. Considere os seguintes dados a respeito da energia elétrica no Brasil, fornecidos pelo IBGE:
Custo por kWh R$ 0,18
Número de chuveiros elétricos 28 000 000
Número médio de pessoas por residência 3,6
Tempo médio para um banho 8 minutos
Potência média do chuveiro 4 kW
a) Considerando que cada pessoa toma um banho por dia, qual o consumo médio mensal de energia
por residência?
b) Compare o valor obtido no item anterior com os 100 kWh dados como limite pelos órgãos governamentais.
c) Qual o consumo nacional anual em kWh, considerando apenas o gasto com banhos?
d) Se uma residência tem, além do chuveiro, 3 lâmpadas de 100 W (1 hora por dia), uma geladeira de
300 W (8 horas por dia) e um ferro de passar roupa de 500 W (1 hora por dia), qual será o custo mensal
da conta, considerando que o consumo acima de 200 kWh é sobretaxado em 50%?
e) Considerando que uma termelétrica emite 100 g de CO 2 por kWh, quantas toneladas desse gás seriam
emitidas por ano se toda a energia relativa a banhos do Brasil passasse a ser gerada dessa maneira?
7. (Simulado-Anglo)
Michael Faraday, em 1831, descobriu uma maneira muito simples de transformar energia mecânica em
energia elétrica: fazer uma espira condutora girar convenientemente num campo magnético. Desde
então, o uso da energia elétrica tornou mais fácil a arte de sobreviver, como atestam os aparelhos
eletrodomésticos, incorporados ao nosso cotidiano. No Brasil, graças aos imensos recursos hídricos
disponíveis, as quedas d’água são as principais fontes de energia. Quando um estudante liga um liqüidificador
para fazer um suco de frutas, deve saber que a energia cinética fornecida pelo aparelho passou
pelos seguintes processos de transformação:
a) potencial gravitacional – cinética – elétrica – cinética
b) cinética – térmica – elétrica – cinética
c) cinética – potencial gravitacional – elétrica – térmica cinética
14

d) potencial gravitacional – térmica – cinética – elétrica
c) potencial gravitacional – cinética – térmica – cinética
15
Exercícios
8. (Simulado-Anglo)
O aumento do uso do computador nas atividades industriais e de serviços, princialmente nos grandes
centros urbanos, gerou uma demanda crescente de energia elétrica de boa qualidade. Essa qualidade
pode ser medida, de modo geral, pelo número médio de interrupções de fornecimento, ao longo do
ano, de uma dada fonte de distribuição.
As figuras representam diagramas de qualidade para diversas fontes de energia ao longo do ano de
2001. Qual delas proporcionaria energia elétrica de melhor qualidade?
a) Interrupções
d)
4
3
2
1
b) Interrupções
e)
4
3
2
1
c)
4
3
2
1
1
1
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Interrupções
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
9. (ENEM)
O resultado da conversão direta de energia solar é uma
das formas de energia alternativa de que se dispõe. O
aquecimento solar é obtido por uma placa escura Radiação solar
coberta por vidro, pela qual passa um tubo contendo
água. A água circula, conforme mostra o
esquema ao lado.
Vidro
Placa escura
Mês
Mês
Mês
Fonte: Adaptado de PALZ,Wolfgang. Energia
solar e fontes alternativas. Hemus, 1981.
4
3
2
1
4
3
2
1
1
1
Interrupções
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Interrupções
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Coletor
Reservatório de
água quente
Mês
Mês
Reservatório
de água fria
Água quente
para o consumo

Energia: uso, geração e impactos ambientais
São feitas as seguintes afirmações quanto aos materiais utilizados no aquecedor solar:
I. O reservatório de água quente deve ser metálico para conduzir melhor o calor.
II. A cobertura de vidro tem como função reter melhor o calor, de forma semelhante ao que ocorre em
uma estufa.
III. A placa utilizada é escura para absorver melhor a energia radiante do Sol, aquecendo a água com
maior eficência.
Dentre as afirmações acima, pode-se dizer que apenas está(ão) correta(s):
a) I.
b) I e II.
c) II.
d) I e III.
e) II e III.
10. (ENEM)
A energia térmica liberada em processos de fissão nuclear pode ser utizada na geração de vapor para
produzir energia mecânica que, por sua vez, será convertida em energia elétrica. Abaixo está representado
um esquema básico de uma usina de energia nuclear.
Com relação ao impacto ambiental causado pela poluição térmica no processo de refrigeração da
usina nuclear, são feitas as seguintes afirmações:
I. O aumento na temperatura reduz, na água do rio, a quantidade de oxigênio nela dissolvido, que é
essencial para a vida aquática e para a decomposição da matéria orgânica.
II. O aumento da temperatura da água modifica o metabolismo dos peixes.
III. O aumento na temperatura da água diminui o crescimento de bactérias e de algas, favorecendo o
desenvolvimento da vegetação.
16
Pilhas nucleares
Vapor
Água
Bomba d’água
Turbina
Rio
Gerador
Condensador
Bomba d’água

Dessas afirmativas, somente está(ão) correta(s):
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) II e III.
17
Exercícios
11. (ENEM)
O esquema abaixo mostra, em termos de potência (energia/tempo), aproximadamente, o fluxo de energia,
a partir de uma certa quantidade de combustível vinda do tanque de gasoilina, em um carro viajando
com velocidade constante.
Energia dos hidrocarbonetos não queimados, energia
térmica dos gases de escape e transferida ao ar ambiente
56,8 kW
Evaporação
1 kW
Do tanque de gasolina
72 kW 71 kW
Motor de
combustão
Luzes, ventilador,
gerador, direção,
bomba hidráulica, etc.
2,2 kW
Energia
térmica
3 kW
14,2 kW 12 kW
Transmissão
9 kW
e engrenagens
O esquema mostra que, na queima de gasolina, no motor de combustão, uma parte considerável de
sua energia é dissipada. Essa perda é da ordem de:
a) 80%.
b) 70%.
c) 50%.
d) 30%.
e) 20%.
12. (ENEM)
O Brasil, em 1997, com cerca de 160 10 6 habitantes, apresentou um consumo de energia da ordem
de 250 000 TEP (tonelada equivalente de petróleo), proveniente de diversas fontes primárias.
O grupo com renda familiar de mais de vinte mínimos representa 5% da população brasileira e utiliza
cerca de 10% da energia total consumida no país. O grupo com renda familiar de até três salários mínimos
representa 50% da população e consome 30% do total de energia.
Com base nessas informações, pode-se concluir que o consumo médio de energia para um indivíduo
do grupo de renda superior é x vezes maior do que para um indivíduo do grupo de renda inferior. O
valor aproximado de x é:
a) 2,1.
b) 3,3.
c) 6,3.
d) 10,5.
e) 12,7.
Rodas

Energia: uso, geração e impactos ambientais
13. (ENEM)
As sociedades modernas necessitam cada vez mais de energia. Para entender melhor a relação entre
desenvolvimento e consumo de energia, procurou-se relacionar o Índice de Desenvolvimento
Humano (IDH) de vários países com o consumo de energia nesses países.
O IDH é um indicador social que considera a longevidade da população, o grau de escolaridade, o PIB
(Produto Interno Bruto) per capita e o poder de compra. Sua variação é de 0 a 1. Valores do IDH próximos
de 1 indicam melhores condições de vida.
Tentando-se estabelecer uma relação entre o IDH e o consumo de energia per capita nos diversos
países, no biênio 1991-1992, obteve-se o gráfico abaixo, em que cada ponto isolado representa um
país, e a linha cheia, uma curva de aproximação.
Com base no gráfico, é correto afirmar que:
a) quanto maior o consumo de energia per capita, menor é o IDH.
b) os países onde o consumo de energia per capita é menor que 1 TEP não apresentam bons índices
de desenvolvimento humano.
c) existem países com IDH entre 0,1 e 0,3 com consumo de energia per capita superior a 8 TEP.
d) existem países com consumo de energia per capita de 1 TEP e de 5 TEP que apresentam aproximadamente
o mesmo IDH, cerca de 0,7.
e) os países com altos valores de IDH apresentam um grande consumo de energia per capita (acima
de 7 TEP).
18
IDH
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Consumo de energia per capita (TEP/capita)*
*TEP: tonelada equivalente de petróleo
Fonte: GOLDEMBERG, J.Energia Meio Ambiente e
Desenvolvimento. São Paulo, Edusp, 1998.

Bibliografia
Goldemberg, J. Energia, Meio Ambiente e Desenvolvimento. São Paulo, Edusp, 1998.
Reis, L. B. e Silveira, S. Energia Elétrica para o Desenvolvimento Sustentável. São Paulo, Edusp, 2000.
Jornal O Estado de S. Paulo – edições de 26/5/01, 27/5/01 e 22/7/01.
Revista Época – edição de 14/2/2001.
Revista Engenharia – edição nº- 545/2001, ano 58.
Respostas dos Exercícios
Bibliografia
1. 1kWh = 3,6 10 6 J.
2. 5,4 kWh ; 19,44 10 6 J.
3. 11 lâmpadas.
4. Homem tecnológico: 255 kWh; homem agrícola primitivo: 13,3 kWh.
5. A energia gasta, per capita, em um país de 10 mortes por 1000 nascimentos é três vezes maior que a
gasta por um de 40 mortes por 1000 nascimentos.
6. a) 57,6 kWh.
b) 57,6% do total proposto são gastos só com banhos,sobrando 42,4 kWh para o restante das atividades.
c) 1,9 10 10 kWh.
d) R$ 27,65, desconsiderando-se os impostos.
e) 1,9 10 6 toneladas.
7. A
8. E
9. E
10. D
11. A
12. B
13. D
19