REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.11218247
Jhoan Pierre Michalski Bilio1, Luiz Vinicius Cardoso de Lima2,Avenilson Gomes da Trindade3,Rebeca Soares Araújo4,Matheus Alves Dantas5, Renato Lima dos Santos6, Marcio Alex Petró7,Fábio Herrera Fernandes8, Rafael Luís da Silva9, Cristiano da Silva Vieira10,
RESUMO
A crescente incidência do homem no meio ambiente, agravada pelo aumento das temperaturas e pela demanda por energia, torna-se crucial a discussão sobre as usinas termelétricas e seus efeitos no Brasil. O estudo utilizou uma pesquisa bibliográfica exploratória e descritiva com o objetivo de compreender o contexto histórico das termelétricas no Brasil e seus impactos ambientais em cenários de aumento da temperatura. As usinas termelétricas, movidas a combustíveis fósseis como carvão mineral, gás natural e petróleo, produzem energia elétrica, mas também emitem poluentes e gases de efeito estufa, o que contribui para o aquecimento global e a degradação da qualidade do ar. O calor extremo aumenta esses efeitos, uma vez que aumenta a demanda por refrigeração, o que resulta em um aumento do uso de termelétricas e, consequentemente, na emissão de gases poluentes. A dependência dos combustíveis fósseis para gerar energia é insustentável e requer medidas imediatas. A ampliação da matriz energética com fontes renováveis, como a solar, a eólica e a hidrelétrica, é crucial para minimizar os impactos ambientais e sociais das termelétricas.
Palavras-chave: Impacto Ambiental, Termelétricas, Sustentabilidade Energética.
ABSTRACT
The growing incidence of man in the environment, aggravated by increasing temperatures and the demand for energy, becomes crucial the discussion on thermoelectric plants and their effects in Brazil. The study used an exploratory and descriptive bibliographic research with the objective of understanding the historical context of thermoelectric plants in Brazil and their environmental impacts in temperature increase scenarios. Thermoelectric plants, fossil fuels such as coal, natural gas and oil, produce electricity, but also emit greenhouse pollutants and gases, which contributes to global warming and the degradation of air quality. Extreme heat increases these effects as it increases the demand for refrigeration, which results in an increase in the use of thermoelectric plants and, consequently, in the emission of polluting gases. Dependence on fossil fuels to generate energy is unsustainable and requires immediate measures. The expansion of the energy matrix with renewable sources, such as solar, wind and hydroelectric, is crucial to minimizing the environmental and social impacts of thermoelectric plants.
Keywords: Environmental, thermoelectric impact, energy sustainability.
1 INTRODUÇÃO
O cuidado com a saúde do planeta tem se tornado cada vez mais importante, especialmente diante dos inúmeros desastres naturais que temos presenciado e que ainda estão por vir caso medidas não sejam tomadas. Portanto, é fundamental discutir mais sobre esse assunto, que embora não seja novo, tem ganhado destaque no cenário atual em que vivemos (Feil e Schreiber, 2017).
Ao longo do tempo, tem sido notável o impacto cada vez maior que o ser humano tem causado no meio ambiente, resultando em uma reação da natureza devido a essas ações prejudiciais (Fortes et al., 2015).
Uma das consequências mais evidentes é o crescimento das temperaturas ao redor do mundo, um fenômeno incontestável, principalmente causado pela ação do ser humano e pela liberação de gases que agravam o efeito estufa (IPCC, 2021). Isso tem gerado ondas de calor mais constantes e severas em diversas partes do planeta, impactando de forma significativa em diferentes áreas, como a produção de energia (IPCC, 2021).
A força das ondas de calor está sobrecarregando a rede elétrica, fazendo com que usinas termelétricas sejam acionadas como uma solução de urgência. No entanto, essa ação levanta questões sobre a poluição do ar e os gastos com a produção de energia (IPCC, 2013).
As centrais termoelétricas, que utilizam carvão e gás natural como fontes de energia, desempenham um papel fundamental na geração de eletricidade em diversas nações. No entanto, essas instalações são consideradas altamente nocivas ao meio ambiente, uma vez que emitem elevadas concentrações de dióxido de carbono (CO2) e outros poluentes atmosféricos durante o processo de queima dos combustíveis.
Com os aumentos das temperaturas cada vez mais acentuado, a solicitação por energia destinada à refrigeração e climatização também se eleva, levando a uma maior utilização dessas usinas termelétricas. Essa situação acarreta um ciclo perigoso de elevação das emissões de gases que intensificam o efeito estufa e a contaminação do ar, agravando ainda mais as variações climáticas e suas consequências adversas.
Uma pesquisa conduzida por Smith et. al. (2023) revelou que as usinas de energia termelétrica podem enfrentar uma diminuição considerável em seu desempenho durante épocas de altas temperaturas, devido à redução na eficiência do sistema de refrigeração. Tal situação pode acarretar reduções na produção de energia e até mesmo em falhas no fornecimento, comprometendo a segurança do sistema elétrico.
Para mitigar esses riscos, é essencial adotar uma abordagem integrada para a gestão da demanda de energia, incluindo medidas de eficiência energética, diversificação da matriz energética e investimentos em infraestrutura. Fontes de energia renovável, como solar e eólica, desempenham um papel crucial na redução da dependência de combustíveis fósseis e na mitigação dos impactos das mudanças climáticas.
Desta forma o presente trabalho tem como escopo analisar o contexto histórico das termelétricas no brasil e seus impactos ambientais em um cenário de aumento de temperaturas.
2. Metodologia
A pesquisa bibliográfica foi o ponto de partida deste estudo (Almeida, 2022). Esta etapa envolveu um vasto levantamento de literatura, incluindo artigos científicos, relatórios governamentais e documentos técnicos relevantes.
A base metodológica não se restringiu apenas no levantamento de um inventário de informação sobre o assunto, mas também identificar e explorar novas abordagens e perspectivas, contribuindo assim para uma compreensão mais profunda e rica da temática (Yin e Bueno, 2016).
Por fim foi empregada uma abordagem exploratória e descritiva, que conforme Gil (2022), permite descrever as características particulares mais aprofundadas, ainda, proporcionando a geração de hipóteses sobre as tendências.
3. Resultados e Discussão
Fontes de energia não renováveis
As fontes de energia não renováveis são como um tesouro escondido: valiosas, mas finitas. Ao contrário das fontes renováveis, como a solar e a eólica, que se reabastecem naturalmente. Estas reservas se esgotam com o uso, tornando-as um recurso finito e precioso. Como exemplo dessas fontes, podem ser citados o petróleo, o carvão mineral, o gás natural e energia nuclear, onde os três primeiros serão detalhados neste artigo (Ageneal, 2015).
Apesar desse tipo de fonte ser amplamente utilizada atualmente no planeta e alguns países dependerem quase que totalmente destas, muitos pesquisadores e principalmente ambientalistas não aconselham o uso das fontes não renováveis. Isso se deve não apenas pelo fato deste tipo de fonte provocar diversos problemas relacionados ao meio ambiente, como também em virtude da forte dependência de países não produtores das matérias-primas.
Devido ao rápido aumento do consumo de energia e aos problemas associados ao atual modelo energético baseado em fontes não renováveis, é imprescindível incentivar modelos que apoiem a eficiência e a economia energética, além de incentivar a adoção de fontes renováveis (Ageneal, 2015)
Apesar de apresentar desvantagens, principalmente em relação aos aspectos ambientais, este tipo de fonte apresenta algumas vantagens(Sua Pesquisa, 2012): possuem alto rendimento energético; são facilmente transportadas; têm grande variedade de uso.
Em contraponto tem-se como vantagens (Sua Pesquisa, 2012): destruição de ecossistemas e diminuição da produtividade agrícola; liberação de gases que deterioram a camada de ozônio (contribuindo para o aquecimento global/efeito estufa) e geram chuva ácida; contaminação por derramamentos químicos ou de combustível; e risco muito grande de explosão de reservatórios na estocagem (são altamente inflamáveis).
A seguir, serão apresentados os principais tipos de fontes não-renováveis e algumas de suas principais características.
Petróleo
O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos com composição variável que resulta da decomposição de matéria orgânica mista de origem vegetal e animal. Ao longo de milhares de anos, o resultado dessa decomposição foi se acumulando nos fundos dos oceanos, mares e lagos. Por meio dos movimentos da crosta terrestre, se transformou em uma substância oleosa chamada petróleo.
Além de ser importante para os transportes, o petróleo ainda é o principal responsável pela geração de energia elétrica em diversos países do mundo. Apesar da expansão recente da hidroeletricidade e da diversificação das fontes de energia elétrica, o petróleo ainda é o responsável por aproximadamente 10% da eletricidade produzida no mundo (IEA, 2012).
Ao examinar a localização das principais reservas mundiais de petróleo, é possível notar uma falta de regularidade na distribuição geográfica das reservas mundiais de petróleo devido às particularidades geológicas das regiões. Aproximadamente 2/3 das reservas conhecidas estão no Oriente Médio, o que representa apenas 6% do consumo mundial. Enquanto isso, os Estados Unidos e Europa, embora tenham apenas 10% das reservas, são responsáveis por mais de 50% do consumo global (BP, 2014).
Excluindo alguns países da OCDE, a utilização do petróleo para a geração de energia elétrica tem diminuído desde a década de 1970. As antigas usinas de geração, as exigências de proteção ambiental e o aumento da competitividade de fontes alternativas são os principais responsáveis por essa decadência (ANEEL, 2008).
A emissão de poluentes na atmosfera, especialmente os chamados gases de efeito estufa (GEE), tem um impacto crucial na geração de eletricidade. Os gases mais delicados são o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso (N20).
No Brasil, onde a geração de energia elétrica é majoritariamente hídrica, a geração térmica, principalmente com o uso de derivados de petróleo, é pouco expressiva no âmbito nacional. No entanto, tem exercido um papel relevante no atendimento da demanda de pico do sistema elétrico e, sobretudo, no suprimento de energia elétrica a municípios e comunidades isoladas e que não são atendidos pelo sistema interligado (Aneel, 2013).
Carvão mineral
O carvão mineral é uma complexa e variada mistura de hidrocarbonetos formada pela decomposição de matéria orgânica ao longo de milhares de anos, sob determinadas condições de temperatura e pressão (ANEEL, 2008).
Apesar de ser um combustível potencialmente poluidor, o carvão deve continuar desempenhando um papel crucial como fonte de energia no cenário global, devido à existência de grandes reservas espalhadas geograficamente pelo mundo e ao progresso de tecnologias limpas de carvão (clean coal technologies).
Essa característica protege o abastecimento energético das limitações geopolíticas ou de questões de segurança. Dessa forma, o carvão tem um grande potencial para contribuir, por exemplo, para o aumento das taxas de eletrificação nos países em desenvolvimento, ajudando na diminuição dos níveis de pobreza, na industrialização e na melhoria da qualidade de vida (ANEEL, 2013).
No Brasil, o carvão representa apenas 2,6% da matriz energética, sendo utilizado na forma de carvão vapor, predominantemente de origem nacional, cujos estados produtores são Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul. A procura por carvão vapor para este fim aumentou em 59,1% em 2013 em relação ao ano anterior (IEA, 2014).
Gás natural
O gás natural é a designação genérica de um combustível cujo principal componente é o metano (CH4). Pode também ser composto por etano (C2H6), propano (C3H8) e butano (C4H10). Ele é uma mistura de hidrocarbonetos leves, que resulta da decomposição da matéria orgânica ao longo de milhões de anos, e, à temperatura ambiente e pressão atmosférica, permanece em estado gasoso.
É uma fonte de energia limpa que pode ser empregada em indústrias, comércio, serviço e residências, sendo altamente versátil em sua utilização, como na geração de energia elétrica, em motores de combustão de transporte, na produção de chamas, calor e vapor, dentre outras aplicações (Aneel, 2008).
A partir dos anos 80, houve um aumento significativo no consumo e o gás natural se tornou a fonte de energia de origem fóssil que mais cresceu globalmente. O crescimento mencionado não parou de ser observado nos últimos anos. Como exemplo, se compararmos a participação do gás natural entre 1973 e 2007, perceberemos que a produção mundial aumentou cerca de 247%, passando de 1,227 bilhão de m3 para 3,031 bilhões de m3, de acordo com o estudo Key World Energy Statistics, publicado pela International Energy Agency (IEA) em 2008.
Conforme o relatório “BP Statistical Review of World Energy” de 2012, é perceptível que as reservas comprovadas de gás natural atingiram 208,4 trilhões de m3 em 2011, enquanto as de petróleo atingiram 1,652 trilhão de barris, o que equivale a 158,98 litros (BP, 2008).
As maiores reservas de gás natural do Brasil estão no Espírito Santo, sobretudo na Bacia de Santos e na Bacia de Campos. No entanto, o país também tem importantes reservas no estado do Amazonas (como na bacia de Urucu, onde estas são estimadas em 52,8 bilhões de m3)(Aneel, 2008).
Em 2013, a geração térmica a partir do gás natural (incluindo autoprodutores e usinas de serviço público) teve um aumento de 47,6%, atingindo 69,0 TWh. Em 2013, o uso de gás natural para gerar energia elétrica atingiu em média 42,7 milhões de m3/dia, o que representa um aumento de 57,8% em relação a 2012 (BEN, 2014).
Um fator crucial que intensifica os impactos negativos das usinas poluentes é o calor extremo. Durante períodos de alta temperatura, a demanda por energia para refrigeração e climatização aumenta significativamente, levando a um aumento na operação das usinas termelétricas movidas a combustíveis fósseis. Isso resulta em uma maior emissão de gases de efeito estufa e poluentes atmosféricos, contribuindo para a degradação da qualidade do ar e o agravamento das mudanças climáticas.
Os resultados deste estudo destacam a urgência de abordar a crise energética iminente decorrente do aumento da demanda por energia e do calor extremo. A dependência contínua de usinas termelétricas poluentes para suprir as necessidades das usinas limpas representa não apenas um risco ambiental, mas também uma ameaça à segurança energética e ao abastecimento elétrico confiável.
É fundamental adotar uma abordagem holística para a gestão da demanda de energia, incluindo medidas de eficiência energética, diversificação da matriz energética e promoção de fontes de energia renovável.
Além disso, políticas de adaptação e resiliência são necessárias para proteger a infraestrutura elétrica contra os impactos das mudanças climáticas, incluindo o calor extremo e eventos climáticos extremos. Investimentos em tecnologias de armazenamento de energia, redes inteligentes e microgeração distribuída podem ajudar a aumentar a resiliência do sistema elétrico e garantir um abastecimento estável de energia no futuro.
4. Conclusão
As fontes de energia não renováveis, como o petróleo, o carvão mineral e o gás natural, são recursos finitos que impulsionam grande parte da atividade humana no mundo atual. Apesar de sua relevância e alta eficiência energética, sua utilização pode causar impactos ambientais e sociais preocupantes.
A emissão de gases de efeito estufa durante a queima de combustíveis fósseis contribui significativamente para o aquecimento global, intensificando eventos climáticos extremos e colocando em perigo a saúde humana e os ecossistemas. Ademais, a dependência dessas fontes gera instabilidade geopolítica e econômica, concentrando o poder em países que detém as reservas.
A mudança para um modelo energético sustentável requer a adoção de fontes renováveis, como a solar, a eólica e a hidrelétrica. O investimento em pesquisa e desenvolvimento, a execução de políticas públicas eficientes e a conscientização da população são ações fundamentais para lidar com esse desafio.
5. Referências
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Smith, J., et al.. Impact of Extreme Heat on Thermal Power Plant Operations: A Case Study. Journal of Energy Engineering, 2023. 10(2), 45-58.
1Acadêmico de Engenharia Civil no Centro Universitário São Lucas. E-mail: jhoanbilio@hotmail.com
2Acadêmico de Engenharia Civil no Centro Universitário São Lucas. E-mail: luizvinicius213@gmail.com
3Servidor Público no Governo do Estado de Rondônia. E-mail: avenilson@hotmail.com
4Acadêmica de Engenharia Civil no Centro Universitário São Lucas. E-mail: soaresrebeca04@gmail.com
5Acadêmico de Engenharia Civil no Centro Universitário São Lucas. E-mail: mathalvesnbo@gmail.com
6Professor Esp. no Centro Universitário Aparício Carvalho. E-mail: renato.fbt@gmail.com
7Servidor Público no Governo do Estado de Rondônia. E-mail: marcioalex_petro@hotmail.com
8Acadêmico de Engenharia Elétrica no Centro Universitário São Lucas. E-mail: fabio26012002@gmail.com
9Servidor Público no Governo do Estado de Rondônia. E-mail: dasilvarafaelluis961@gmail.com
10Professor Ms., na Universidade Tiradentes, UNIT. E-mail: cristianodasilvavieira@gmail.com