No mundo em que vivemos, a energia é um pilar fundamental que impulsiona o nosso dia a dia. A energia permite-nos iluminar as nossas casas, movimentar veículos, manter os nossos dispositivos eletrónicos a funcionar e muito mais. Mas de onde vem essa energia?
Nesta seção, exploraremos o conceito de fontes de energia. As fontes de energia são os recursos, tanto naturais como artificiais, dos quais extraímos a energia necessária para satisfazer as nossas necessidades energéticas. Essas fontes de energia abrangem uma ampla variedade de formas, desde energia solar, eólica e hidrelétrica até combustíveis fósseis , energia nuclear e muito mais.
Ao longo desta secção, examinaremos imparcialmente as diferentes categorias de fontes de energia, considerando as suas vantagens, desvantagens e a sua influência no ambiente.
O que é uma fonte de energia?
Uma fonte de energia é uma fonte ou recurso natural do qual obtemos a energia necessária para viver nossas vidas. Essa energia pode ser usada para iluminar nossas casas, movimentar nossos carros, aquecer água ou até mesmo carregar nossos aparelhos eletrônicos.
Existem diferentes tipos de fontes de energia, como a energia solar, que provém da luz solar ; energia eólica , que é gerada a partir do vento; energia hidrelétrica, que aproveita a vazão das águas dos rios e represas; e a energia fóssil, que é obtida a partir de recursos como petróleo e gás natural .
Existem também fontes de energia mais modernas, como a energia nuclear, que é gerada a partir de reações nucleares, e a energia geotérmica , que provém do calor da Terra . Cada fonte de energia tem as suas próprias vantagens e desvantagens em termos de disponibilidade, impacto ambiental e custos.
Tipos e classificação das principais fontes de energia
As fontes de energia são fundamentais para o funcionamento da sociedade moderna, podendo ser classificadas principalmente de duas formas: segundo a sua origem como primárias ou secundárias, e segundo a sua capacidade de regeneração como renováveis ou não renováveis.
Classificação de acordo com a origem
- Fontes de energia primária : As fontes de energia primária são aquelas encontradas diretamente na natureza e que não foram submetidas a nenhum processo de transformação. Estes incluem recursos como petróleo, carvão, gás natural, lenha ou biomassa, combustíveis nucleares e energia hidroelétrica, eólica, geotérmica e solar. Estas fontes primárias são essenciais porque são a base para a produção de energia na sua forma mais simples e direta.
- Fontes secundárias : Em contrapartida, as fontes secundárias de energia são aquelas obtidas a partir da transformação de fontes primárias. A eletricidade é o exemplo mais comum de fonte secundária, pois é gerada pela conversão de energia primária por meio de diversos processos, como a queima de combustíveis fósseis ou o aproveitamento de energia hidrelétrica.
Classificação de acordo com sua capacidade de regeneração
- Fontes de energia renováveis: São fontes que se regeneram naturalmente e são praticamente inesgotáveis, como a energia solar, eólica, hidrelétrica, geotérmica e de biomassa.
- Fontes de energia não renováveis: São aquelas que existem em quantidades limitadas e se esgotam com o uso, como os combustíveis fósseis (petróleo, carvão, gás natural) e os combustíveis nucleares.
Principal fonte de energia do nosso planeta
A maior parte dos recursos energéticos do mundo tem o Sol como fonte primária.
A energia solar é conservada indiretamente na forma de energia fóssil ou como energia diretamente utilizável (por exemplo, ventos ).
Até a hidroeletricidade deriva da energia solar, que causa a evaporação da água e a subsequente condensação quando as nuvens encontram o ar das frentes frias ou das altas montanhas.
Fontes não renováveis
As fontes de energia não renováveis são recursos energéticos que não possuem capacidade de regeneração ou cuja velocidade de consumo é superior à sua regeneração.
A disponibilidade destas fontes ainda é bastante elevada e, consequentemente, o custo relativamente baixo.
Os principais recursos não renováveis são os seguintes:
Combustíveis fósseis
Os combustíveis fósseis, como o carvão, o petróleo e os hidrocarbonetos, especialmente o metano, representam uma das principais fontes de energia a nível mundial. A combustão destes recursos naturais gera uma grande quantidade de energia, que é utilizada em diversos setores fundamentais para o desenvolvimento e funcionamento da sociedade moderna.
Em primeiro lugar, uma parte significativa desta energia vai para sistemas de aquecimento, fornecendo calor em residências, indústrias e outras infra-estruturas. Além disso, os combustíveis fósseis são essenciais para o funcionamento dos motores de diversos meios de transporte, como automóveis, aviões e navios. Porém, seu uso mais notável é na geração de energia elétrica, onde a combustão de carvão e gás natural em usinas termelétricas produz a eletricidade que abastece milhões de residências, empresas e indústrias.
Apesar da sua eficiência energética, a utilização de combustíveis fósseis coloca desafios ambientais significativos devido às suas emissões de gases com efeito de estufa.
Potência nuclear
A energia nuclear pode ser vista como a mãe de todas as energias, na terra e até no universo. Na verdade, todas as energias, desde a solar às fósseis , da eólica à hidroelétrica, nada mais são do que um subproduto da transformação deste tipo de energia.
Existem dois tipos de reações nucleares: fissão e fusão. Hoje, todos os reactores nucleares são reactores de fissão por razões técnicas.
A energia de fissão atômica baseia-se na quebra de um núcleo atômico pesado (geralmente Urânio-235) para obter dois núcleos menores, que pesam menos que o núcleo original. A pequena diferença de massa é capaz de produzir uma grande quantidade de energia.
As usinas de fissão nuclear produzem atualmente 16% da eletricidade mundial.
Fontes de energia renováveis
Fontes de energia renováveis são aqueles tipos de energia inesgotáveis. A sua utilização não implica diminuição do recurso.
As principais fontes de energia renováveis são as seguintes:
Lenha e biomassa
A combustão de biomassa, madeira ou outros materiais orgânicos facilmente disponíveis representa a forma mais antiga de produzir calor e, portanto, energia.
Ultimamente, porém, uma consciência renovada na luta contra as alterações climáticas, combinada com uma preocupação crescente em encontrar recursos energéticos, trouxe esta fonte de energia de volta ao primeiro plano.
Energia solar
A energia solar é a fonte fundamental de energia para quase todas as atividades na Terra. Até os combustíveis fósseis, como o petróleo, são uma forma indireta de energia solar. Isso porque eles vêm da matéria orgânica das plantas e de outros organismos que, ao longo de milhões de anos, captaram a energia do sol por meio da fotossíntese. Esta matéria orgânica, sujeita à pressão e ao calor abaixo da superfície da Terra ao longo de eras geológicas, foi transformada nas reservas de petróleo que utilizamos hoje.
A energia solar pode ser utilizada de diversas maneiras, sendo as mais notáveis as seguintes:
- Energia solar fotovoltaica : Este método baseia-se no efeito fotovoltaico, fenômeno físico no qual certos materiais, como o silício, geram eletricidade quando expostos à luz solar. Os painéis solares fotovoltaicos convertem diretamente a radiação solar em eletricidade, fornecendo uma fonte de energia limpa e renovável.
- Energia solar térmica : Esta abordagem centra-se na utilização direta do calor do sol. Utilizando coletores solares, a radiação solar é captada e concentrada para aquecer fluidos, que podem então ser utilizados para gerar vapor e, consequentemente, eletricidade, ou para fornecer aquecimento em aplicações domésticas e industriais.
energia eólica
A energia eólica é uma das fontes de energia mais antigas: os moinhos de vento são utilizados desde o século VII d.C. para converter a energia eólica em energia mecânica.
As desvantagens são a localização geográfica, os grandes espaços necessários para a produção centralizada e o impacto ambiental.
Hidroeletricidade
A energia hidrelétrica é uma energia limpa que aproveita a energia potencial da água localizada em grandes altitudes em bacias montanhosas, que ao cair atua sobre uma turbina, produzindo eletricidade. O princípio é o mesmo de uma termelétrica: a diferença é que o meio que faz girar a turbina é a água, e não o vapor.
Atualmente, 16% da eletricidade mundial é de origem hidrelétrica: uma das desvantagens da hidroeletricidade, porém, é justamente o impacto ambiental e social da construção de barragens.
Energia geotérmica
A energia geotérmica é a energia gerada através de fontes geológicas de calor e pode ser considerada uma forma de energia renovável. Baseia-se no aproveitamento termodinâmico do calor interno da Terra alimentado pela energia térmica liberada nos processos de desintegração nuclear de elementos radioativos como o urânio, o plutônio ou o tório.
À medida que penetra mais profundamente, a temperatura aumenta gradualmente, aumentando cerca de 30 °C por km na crosta terrestre.
A exploração desta fonte, no caso das fontes geotérmicas de alta entalpia , consiste na condução dos vapores provenientes de fontes hídricas subterrâneas para turbinas especiais utilizadas para a produção de energia elétrica. E no reaproveitamento do vapor de água quente para aquecimento urbano, cultivos em estufas e termalismo.
Energia marinha ou oceânica
A energia oceânica refere-se ao conjunto de energia contida em diversas formas nos mares e oceanos. Esta imensa quantidade de energia pode ser extraída da água do mar com diferentes tecnologias: baseadas na energia cinética dos fluidos (correntes, ondas, marés) e no gradiente (térmico e salino). Hoje muitos sistemas de extração de energia foram testados e alguns já estão em fase pré-comercial.
Fusão nuclear
A fusão nuclear é uma variante da energia nuclear . É o processo de união dos núcleos de dois átomos de hidrogênio no qual uma enorme quantidade de energia é liberada.
Este processo dá origem à energia do Sol. Gera grandes quantidades de calor que podem ser usadas para gerar eletricidade. No entanto, as temperaturas e pressões necessárias para manter a fusão tornam o processo muito difícil de controlar.
Uma das vantagens potenciais da fusão é a possibilidade teórica de fornecer grandes quantidades de energia com segurança e com relativamente pouca poluição.
O combustível para a fusão nuclear é o hidrogênio. Devido à enorme presença de hidrogênio no planeta, a fusão nuclear seria considerada uma fonte de energia renovável.
Evolução histórica das fontes de energia
A história das fontes de energia é um reflexo do desenvolvimento humano e da evolução tecnológica. Desde os tempos pré-históricos, o homem tem utilizado diversas fontes de energia para satisfazer as suas necessidades básicas, como cozinhar alimentos, aquecimento e iluminação.
Na antiguidade, a biomassa , especialmente a lenha, era a principal fonte de energia. Os primeiros humanos dependiam do fogo, que obtinham através da queima de madeira e outros materiais orgânicos, não apenas para cozinhar e aquecer, mas também como ferramenta na fabricação de utensílios e na caça.
Com o tempo, as civilizações começaram a aproveitar outras fontes de energia. Por exemplo, a energia hidráulica foi usada pelo menos desde o século III aC na Grécia e Roma antigas, onde moinhos de água eram usados para moer grãos e realizar outras tarefas mecânicas. A energia eólica também começou a ser utilizada, principalmente na navegação, com a invenção das velas que permitiam aos navios percorrer longas distâncias.
O uso de combustíveis fósseis tornou-se popular durante a Revolução Industrial no século XVIII. O carvão foi a primeira fonte fóssil amplamente explorada, alimentando as primeiras máquinas a vapor que abasteciam fábricas, trens e navios. Esta mudança marcou um marco na história da humanidade, permitindo um crescimento económico e um desenvolvimento urbano sem precedentes.
No final do século XIX e início do século XX, o petróleo e o gás natural começaram a ganhar importância, especialmente com a invenção do motor de combustão interna e a ascensão da indústria automobilística.
Finalmente, na segunda metade do século XX, a energia nuclear emergiu como uma nova fonte de energia, oferecendo uma alternativa poderosa mas controversa aos combustíveis fósseis. À medida que o século avançava, fontes renováveis como a solar e a eólica também foram redescobertas em resposta às preocupações crescentes sobre o esgotamento dos recursos não renováveis e o impacto ambiental.