Impacto ambiental da geração de eletricidade - Environmental impact of electricity generation

Os sistemas de energia elétrica consistem em usinas de geração de diferentes fontes de energia, redes de transmissão e linhas de distribuição. Cada um desses componentes pode ter impactos ambientais em vários estágios de seu desenvolvimento e uso, incluindo em sua construção, durante a geração de eletricidade e em seu descomissionamento e descarte. Podemos dividir esses impactos em impactos operacionais (fornecimento de combustível, poluição atmosférica global e localizada) e impactos de construção (fabricação, instalação, descomissionamento e descarte). Esta página analisa exclusivamente o impacto ambiental operacional da geração de eletricidade . A página é organizada por fonte de energia e inclui impactos como uso de água, emissões, poluição local e deslocamento de vida selvagem.

Informações mais detalhadas sobre os impactos da geração de eletricidade para tecnologias específicas e sobre outros impactos ambientais dos sistemas de energia elétrica em geral podem ser encontradas na Categoria: Impacto ambiental do setor de energia .

Utilização de água

O uso da água é um dos impactos ambientais mais óbvios da geração de eletricidade. Todos os ciclos térmicos (carvão, gás natural, nuclear, geotérmico e biomassa) usam água como fluido de resfriamento para conduzir os ciclos termodinâmicos que permitem que a eletricidade seja extraída da energia térmica. Outras fontes de energia, como a eólica e a solar, utilizam água para limpeza de equipamentos, enquanto a hidroeletricidade conta com o aproveitamento da água da evaporação dos reservatórios. A quantidade de uso de água costuma ser uma grande preocupação para os sistemas de geração de eletricidade, à medida que as populações aumentam e as secas se tornam uma preocupação. Além disso, mudanças nos recursos hídricos podem afetar a confiabilidade da geração de eletricidade. O setor de energia nos Estados Unidos retira mais água do que qualquer outro setor e depende muito dos recursos hídricos disponíveis. De acordo com o US Geological Survey , em 2005, as retiradas de água para geração de energia termoelétrica representaram 41% (201 Bgal / d) de todas as retiradas de água doce. Quase toda a água retirada para energia termoelétrica era água de superfície, usada para resfriamento direto nas usinas de energia. As retiradas para irrigação e abastecimento público em 2005 foram 37% e 13% de todas as retiradas de água doce, respectivamente. As tendências futuras prováveis ​​no consumo de água são abordadas aqui.

As discussões sobre o uso da água na geração de eletricidade distinguem entre a retirada de água e o consumo de água. De acordo com o USGS , "retirada" é definida como a quantidade de água retirada do solo ou desviada de uma fonte de água para uso, enquanto "consumo" se refere à quantidade de água que é evaporada, transpirada, incorporada em produtos ou culturas, ou de outra forma removido do ambiente aquático imediato. Tanto a retirada quanto o consumo de água são impactos ambientais importantes a serem avaliados.

Os números gerais para o uso de água doce de diferentes fontes de energia são mostrados abaixo.

  Consumo de água (gal / MW-h)
Fonte de energia Caixa baixa Caso médio / médio Caso alto
Poder nuclear 100 (resfriamento de passagem única) 270 de passagem, 650 (torre e lagoa) 845 (torre de resfriamento)
Carvão 58 500 1.100 (torre de resfriamento, combustão genérica)
Gás natural 100 (ciclo único) 800 (ciclo a vapor, torres de resfriamento) 1.170 (ciclo a vapor com torres de resfriamento)
Hidroeletricidade 1.430 4.491 18.000
Solar térmico 53 (resfriamento a seco) 800 1.060 (Calha)
Geotérmico 1.800 4.000
Biomassa 300 480
Solar fotovoltaico 0 26 33
Força do vento 0 0 1

As usinas de ciclo a vapor (nuclear, carvão, GN, solar térmica) requerem uma grande quantidade de água para resfriamento, para remover o calor nos condensadores de vapor. A quantidade de água necessária em relação à produção da planta será reduzida com o aumento da temperatura da caldeira . As caldeiras a carvão e a gás podem produzir altas temperaturas de vapor e, portanto, são mais eficientes e requerem menos água de resfriamento em relação à produção. As caldeiras nucleares são limitadas na temperatura do vapor por restrições de material, e a solar é limitada pela concentração da fonte de energia.

As usinas de ciclo térmico próximas ao oceano têm a opção de utilizar água do mar . Tal local não terá torres de resfriamento e será muito menos limitado por questões ambientais da temperatura de descarga, uma vez que a descarga de calor terá muito pouco efeito sobre a temperatura da água. Isso também não esgotará a água disponível para outros usos. A energia nuclear no Japão, por exemplo, não usa torres de resfriamento porque todas as usinas estão localizadas na costa. Se forem usados ​​sistemas de resfriamento a seco, uma quantidade significativa de água do lençol freático não será usada. Existem outras soluções de resfriamento mais inovadoras, como o resfriamento de esgoto na Estação Geradora Nuclear de Palo Verde .

A principal causa do uso de água da hidroeletricidade é a evaporação e a infiltração no lençol freático.

Referência: ficha técnica do Instituto de Energia Nuclear usando dados EPRI e outras fontes.

Cadeia de valor da indústria de eletricidade (incluindo gás e combustíveis líquidos) - consumo de água, intensidade de emissão LCA e fator de capacidade
Matéria-prima / combustível / recurso Produção de matéria-prima
L / MW · h
[L / GJ] 		Fermentação / processamento / refino
L / MW · h
[L / GJ] 		Geração de eletricidade  com refrigeração em circuito fechado Consumo total de água
L / MW · h 		CO 2 -eq
kg / MW · h e
 SO 2
kg / MW · h
 NO x
kg / MW · h
 H 2 S
kg / MW · h
 Partículas
kg / MW · h
 Cd
mg / MW · h
 Hg
mg / MW · h
Mortes por acidentes no local / TW · ano
% De fator de capacidade médio
Azeite tradicional 10,8-25,2
[3-7] 		90-234
[25-65] 		1.200 ~ 1.300,8-1,459,2 893 814 43,3 9 60 ~
Recuperação de óleo aprimorada 180-32.400
[50-9.000] 		90-234
[25-65] 		1.200 ~ 1.470-33.834 893 814 43,3 9 60 ~
Areias betuminosas 252-6.480 *
[70-1.800 *] 		90-234
[25-65] 		1.200 ~ 1.542-7.914 893 814 43,3 9 60 ~
Biocombustíveis :
milho 		32.400–360.000
[9.000–100.000] 		169,2-180
Etanol : [47-50] 		1.200 ~ 33.769,2-361.380 893 ~ 814 ~ 9 ~ 52 ~
Biocombustíveis :
soja 		180.000–972.000
[50.000–270.000] 		50,4
Biodiesel : [14] 		1.200 ~ 181.250,4–973.250,4 893 ~ 814 ~ 9 ~ 52 ~
Carvão 20–270
[5–70] 		504-792
-para-líquidos: [140-220] 		200-2.000 Carvão para líquidos: NC
220-2.270 		B: 863-941
Br: 1175 		4,71 1,95 0 1.01 H: 3,1-
L: 6,2 		14-
61 		342 70-90
Gás tradicional Mínimo 25,2
[7] 		700 725,2 577 : cc
(491-655) 		550 0,2 0,1-
0,6 		85 60 ~
Gás natural :
gás de xisto 		129,6–194,4
[36–54] 		25,2
[7] 		700 854,8-919,6 751 : oc
(627–891) 		550 0,2 0,1-
0,6 		85 60 ~
U nuclear 170–570 Veja: Matéria-prima 2.700 2.870-3.270 60–65 (10–130) 0,5 8 86,8-92
Hidrelétrica 17.000 : Evap.Avg 17.000 15 0,03 883 42
Energia geotérmica Fresco: 0-20
5.300 		Fresco: 0-20
5.300 		T L 0–1
T H 91–122 		0,16 0 0,08 0 73-90 +
Conc. solar 2.800-3.500 2.800-3.500 40 ± 15 # 56,2-72,9
Fotovoltaica Mínimo Mínimo 106 0,3–0,9 14-19
Força do vento Mínimo Mínimo 21 271 21-40
Energia das marés Mínimo 55.917,68 26,3 0,0622 0,159 0,032 46
Matéria-prima / combustível / recurso Produção de matéria-prima
L / MW · h
[L / GJ] 		Fermentação / processamento / refino
L / MW · h
[L / GJ] 		Geração de eletricidade com refrigeração em circuito fechado L / MW · h Consumo total de água
L / MW · h 		CO 2 -eq
kg / MW · h e 		SO 2
kg / MW · h 		NO x
kg / MW · h 		H 2 S
kg / MW · h 		Partículas
kg / MW · h 		Cd
mg / MW · h 		Hg
mg / MW · h
Mortes por acidentes locais / TW · ano
% De fator de capacidade médio

Fonte (s): Adaptado do Departamento de Energia dos EUA, Demanda de Energia sobre Recursos Hídricos. Relatório ao Congresso sobre a Interdependência de Energia e Água, dezembro de 2006 (exceto onde indicado).
* Estimativa da Cambridge Energy Research Associates (CERA). # Estimativa educacional.
Necessidades de água para tecnologias existentes e emergentes de usinas termelétricas. US Department of Energy, National Energy Technology Laboratory, agosto de 2008.
Nota (s): 3,6 GJ = gigajoule (s) == 1 MW · h = megawatt-hora (s), portanto 1 L / GJ = 3,6 L / MW · h. B = Carvão negro (supercrítico) - (novo subcrítico), Br = Carvão marrom (novo subcrítico), H = Carvão duro, L = Lignita, cc = ciclo combinado, oc = ciclo aberto, T L  = baixa temperatura / fechado circuito (dupleto geotérmico), T H  = alta temperatura / circuito aberto.

Combustíveis fósseis

Artigo principal: Combustível fóssil
Veja também: Impacto ambiental da indústria de xisto betuminoso

A maior parte da eletricidade hoje é gerada pela queima de combustíveis fósseis e pela produção de vapor que é usado para acionar uma turbina a vapor que, por sua vez, aciona um gerador elétrico .

Esses sistemas permitem que a eletricidade seja gerada onde for necessário, uma vez que os combustíveis fósseis podem ser transportados prontamente. Eles também tiram proveito de uma grande infraestrutura projetada para dar suporte a automóveis de consumo . O suprimento mundial de combustíveis fósseis é grande, mas finito. O esgotamento de combustíveis fósseis de baixo custo terá consequências significativas para as fontes de energia, bem como para a fabricação de plásticos e muitas outras coisas. Várias estimativas foram calculadas para exatamente quando ele estará esgotado (veja Pico do petróleo ). Novas fontes de combustíveis fósseis continuam sendo descobertas, embora a taxa de descoberta esteja diminuindo enquanto a dificuldade de extração aumenta simultaneamente.

Mais sérias são as preocupações com as emissões que resultam da queima de combustíveis fósseis . Os combustíveis fósseis constituem um repositório significativo de carbono enterrado profundamente no subsolo. Queimá-los resulta na conversão desse carbono em dióxido de carbono , que é então liberado na atmosfera. A emissão estimada de CO2 da indústria mundial de energia elétrica é de 10 bilhões de toneladas anuais. Isso resulta em um aumento nos níveis de dióxido de carbono atmosférico da Terra, o que aumenta o efeito estufa e contribui para o aquecimento global . A ligação entre o aumento do dióxido de carbono e o aquecimento global é bem aceita, embora os produtores de combustíveis fósseis contestem vigorosamente essas descobertas.

Dependendo do combustível fóssil específico e do método de queima, outras emissões também podem ser produzidas. Ozônio , dióxido de enxofre, NO 2 e outros gases são freqüentemente liberados, assim como partículas . Os óxidos de enxofre e nitrogênio contribuem para a poluição e a chuva ácida . No passado, os proprietários de fábricas lidavam com esse problema construindo pilhas muito altas de gases de combustão , de modo que os poluentes fossem diluídos na atmosfera. Embora isso ajude a reduzir a contaminação local, não ajuda em nada com os problemas globais.

Os combustíveis fósseis, particularmente o carvão , também contêm material radioativo diluído , e queimá-los em grandes quantidades libera esse material no meio ambiente, levando a baixos níveis de contaminação radioativa local e global , cujos níveis são, ironicamente, maiores do que uma energia nuclear estação enquanto seus contaminantes radioativos são controlados e armazenados.

O carvão também contém traços de elementos pesados ​​tóxicos, como mercúrio , arsênico e outros. O mercúrio vaporizado na caldeira de uma usina pode ficar suspenso na atmosfera e circular pelo mundo. Embora exista um inventário substancial de mercúrio no meio ambiente, à medida que outras emissões de mercúrio causadas pelo homem se tornam mais bem controladas, as emissões da usina se tornam uma fração significativa das emissões restantes. As emissões de mercúrio das usinas de energia nos Estados Unidos são estimadas em cerca de 50 toneladas por ano em 2003 e várias centenas de toneladas por ano na China . Os projetistas de usinas de energia podem instalar equipamentos em usinas de energia para reduzir as emissões.

De acordo com a Environment Canada:

"O setor de eletricidade é único entre os setores industriais em sua grande contribuição para as emissões associadas a quase todos os problemas do ar. A geração de eletricidade produz uma grande parte das emissões de óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre canadenses, que contribuem para a poluição e a chuva ácida e a formação de partículas finas partículas. É a maior fonte industrial não controlada de emissões de mercúrio no Canadá. As usinas elétricas movidas a combustíveis fósseis também emitem dióxido de carbono, que pode contribuir para as mudanças climáticas. Além disso, o setor tem impactos significativos sobre a água, o habitat e as espécies. Em particular, hidrelétricas e linhas de transmissão têm efeitos significativos sobre a água e a biodiversidade. "

As práticas de mineração de carvão nos Estados Unidos também incluíram a mineração a céu aberto e a remoção do topo das montanhas . Os rejeitos das usinas são deixados expostos e lixiviados para os rios locais, fazendo com que a maioria ou todos os rios nas áreas de produção de carvão fiquem vermelhos durante todo o ano com ácido sulfúrico que mata toda a vida nos rios.

A eficiência de alguns desses sistemas pode ser melhorada por métodos de cogeração e geotérmicos ( calor e energia combinados ). O vapor do processo pode ser extraído das turbinas a vapor. O calor residual produzido por estações geradoras térmicas pode ser usado para aquecimento de edifícios próximos. Ao combinar a produção de energia elétrica e o aquecimento, menos combustível é consumido, reduzindo assim os efeitos ambientais em comparação com sistemas separados de aquecimento e energia.

Mudando de combustíveis para eletricidade

Os carros elétricos não queimam petróleo, transferindo assim qualquer impacto ambiental do usuário do carro para a concessionária de energia elétrica. Na África do Sul um carro elétrico , será movido a eletricidade gerada a carvão e prejudicará o meio ambiente. Na Noruega, um carro elétrico será movido a hidroeletricidade e será inofensivo. Os carros elétricos por si só não são benéficos nem prejudiciais, depende de como sua região gera eletricidade.

Os proprietários podem obter 90% de eficiência usando gás natural para aquecer suas casas. As bombas de calor são muito eficientes e não queimam gás natural, transferindo os impactos ambientais dos proprietários para as concessionárias de energia elétrica. Mudar de gás natural para eletricidade em Alberta, Canadá, queima gás natural e carvão com uma eficiência de cerca de 40% para fornecer a bomba de calor. Em Quebec, Canadá, onde o aquecimento por resistência elétrica é comum, a bomba de calor usará 70% menos hidroeletricidade. As bombas de calor podem ser benéficas para o meio ambiente ou não, depende de como sua região gera eletricidade.

Poder nuclear

A Usina Nuclear de Onagawa - uma usina que resfria pelo uso direto da água do oceano, não requer uma torre de resfriamento
Artigo principal: Efeitos ambientais da energia nuclear
Veja também: Debate sobre energia nuclear

As usinas nucleares não queimam combustíveis fósseis e, portanto, não emitem dióxido de carbono diretamente; devido ao alto rendimento energético dos combustíveis nucleares, o dióxido de carbono emitido durante a mineração, enriquecimento, fabricação e transporte de combustível é pequeno quando comparado com o dióxido de carbono emitido por combustíveis fósseis de rendimento energético semelhante.

Uma grande usina nuclear pode rejeitar calor residual para um corpo natural de água; isso pode resultar em aumento indesejável da temperatura da água com efeitos adversos na vida aquática.

A emissão de radioatividade de uma usina nuclear é controlada por regulamentos. A operação anormal pode resultar na liberação de material radioativo em escalas que variam de leve a grave, embora esses cenários sejam muito raros.

A mineração de minério de urânio pode prejudicar o meio ambiente ao redor da mina. O descarte de combustível usado é controverso, com muitos esquemas de armazenamento de longo prazo propostos sob intensa revisão e crítica. O desvio de combustível novo ou usado para a produção de armas apresenta o risco de proliferação nuclear . Finalmente, a própria estrutura do reator torna-se radioativa e exigirá décadas de armazenamento antes que possa ser desmontada economicamente e, por sua vez, descartada como resíduo.

Energia renovável

As tecnologias de energia renovável podem ter benefícios ambientais significativos. Ao contrário do carvão e do gás natural , eles podem gerar eletricidade e combustíveis sem liberar quantidades significativas de CO2 e outros gases de efeito estufa que contribuem para a mudança climática. No entanto, a economia de gases de efeito estufa de uma série de biocombustíveis foi encontrada para ser muito menor do que inicialmente previsto, como discutido no artigo Impactos indiretos das mudanças no uso da terra dos biocombustíveis .

Tanto a energia solar quanto a eólica têm sido criticadas do ponto de vista estético. No entanto, existem métodos e oportunidades para implantar essas tecnologias renováveis ​​de forma eficiente e discreta: coletores solares fixos podem funcionar como barreiras acústicas ao longo de rodovias, e vias extensas, estacionamento e área de cobertura estão disponíveis atualmente; células fotovoltaicas amorfas também podem ser usadas para colorir janelas e produzir energia. Os defensores da energia renovável também argumentam que a infraestrutura atual é menos esteticamente agradável do que as alternativas, mas situada mais longe da visão da maioria dos críticos.

Hidroeletricidade

Artigo principal: Hidroeletricidade § Advantages_and_disadvantages

A principal vantagem da convencionais hidrelétricas barragens com reservatórios é a sua capacidade de armazenar energia potencial para a produção mais tarde elétrica. A combinação de um suprimento natural de energia e produção sob demanda tornou a energia hidrelétrica a maior fonte de energia renovável, de longe. Outras vantagens incluem vida útil mais longa do que a geração a combustível, baixos custos operacionais e o fornecimento de instalações para esportes aquáticos. Algumas barragens também operam como usinas bombeadas, equilibrando a oferta e a demanda no sistema de geração. Em geral, a energia hidrelétrica pode ser menos cara do que a eletricidade gerada a partir de combustíveis fósseis ou energia nuclear, e áreas com abundante energia hidrelétrica atraem a indústria.

No entanto, além das vantagens acima, existem várias desvantagens nas barragens que criam grandes reservatórios . Isso pode incluir: deslocamento de pessoas que vivem onde os reservatórios são planejados, liberação de quantidades significativas de dióxido de carbono na construção e inundação do reservatório, perturbação dos ecossistemas aquáticos e da vida das aves, impactos adversos no ambiente do rio, riscos potenciais de sabotagem e terrorismo e, em casos raros, falha catastrófica da parede da barragem.

Algumas barragens apenas geram energia e não servem a nenhum outro propósito, mas em muitos lugares grandes reservatórios são necessários para controle de enchentes e / ou irrigação, adicionar uma porção hidrelétrica é uma forma comum de pagar por um novo reservatório. O controle de enchentes protege a vida / propriedade e a irrigação apóia o aumento da agricultura. Sem turbinas de energia, o ambiente do rio a jusante melhoraria de várias maneiras, no entanto, as preocupações com barragens e reservatórios permaneceriam inalteradas.

As pequenas hidrelétricas e a fio d'água são duas alternativas de baixo impacto aos reservatórios hidrelétricos, embora possam produzir energia intermitente devido à falta de água armazenada.

Maré

Mais informações: Força das marés § Preocupações ambientais
Turbinas de maré

Constrições de terreno, como estreitos ou enseadas, podem criar altas velocidades em locais específicos, que podem ser capturadas com o uso de turbinas. Essas turbinas podem ser horizontais, verticais, abertas ou em dutos e são normalmente colocadas perto da parte inferior da coluna de água.

A principal preocupação ambiental com a energia das marés está associada ao impacto das lâminas e ao emaranhamento de organismos marinhos, pois a água em alta velocidade aumenta o risco de organismos serem empurrados para perto ou através desses dispositivos. Tal como acontece com todas as energias renováveis ​​offshore, também existe uma preocupação sobre como a criação de EMF e saídas acústicas podem afetar os organismos marinhos. Como esses dispositivos estão na água, a saída acústica pode ser maior do que aquela criada com a energia eólica offshore. Dependendo da frequência e amplitude do som gerado pelos dispositivos de energia das marés, esta saída acústica pode ter efeitos variados em mamíferos marinhos (particularmente aqueles que ecoam para se comunicar e navegar no ambiente marinho, como golfinhos e baleias). A remoção da energia das marés também pode causar preocupações ambientais, como degradar a qualidade da água em campos distantes e interromper os processos de sedimentos . Dependendo do tamanho do projeto, esses efeitos podem variar de pequenos traços de sedimentos acumulados perto do dispositivo de maré até afetar severamente os ecossistemas e processos próximos à costa.

Barragem de maré

As barragens de maré são barragens construídas na entrada de uma baía ou estuário que captura a energia potencial das marés com turbinas semelhantes a uma barragem hidrocinética convencional. A energia é coletada enquanto a diferença de altura em cada lado da barragem é maior, na maré baixa ou alta. Uma flutuação de altura mínima de 5 metros é necessária para justificar a construção, portanto, apenas 40 locais em todo o mundo foram identificados como viáveis.

A instalação de uma barragem pode alterar a linha da costa dentro da baía ou estuário , afetando um grande ecossistema que depende de planícies de maré. Inibindo o fluxo de água para dentro e para fora da baía, também pode haver menos descarga da baía ou estuário, causando turbidez adicional (sólidos suspensos) e menos água salgada, o que pode resultar na morte de peixes que atuam como uma fonte vital de alimento para pássaros e mamíferos. Os peixes que migram também podem ser incapazes de acessar os riachos de reprodução e podem tentar passar pelas turbinas. As mesmas preocupações acústicas se aplicam às barragens de marés. Diminuir a acessibilidade do frete pode se tornar um problema socioeconômico, embora bloqueios possam ser adicionados para permitir a passagem lenta. No entanto, a barragem pode melhorar a economia local, aumentando o acesso à terra como uma ponte. Águas mais calmas também podem permitir melhor recreação na baía ou estuário.

Biomassa

Mais informações: Biomassa § Impacto ambiental

A energia elétrica pode ser gerada pela queima de qualquer coisa que entre em combustão. Parte da energia elétrica é gerada pela queima de safras cultivadas especificamente para esse fim. Normalmente, isso é feito pela fermentação de matéria vegetal para produzir etanol , que é então queimado. Isso também pode ser feito permitindo que a matéria orgânica se decomponha, produzindo biogás , que é então queimado. Além disso, quando queimada, a madeira é uma forma de combustível de biomassa.

A queima de biomassa produz muitas das mesmas emissões da queima de combustíveis fósseis. No entanto, o crescimento da biomassa captura o dióxido de carbono do ar, de modo que a contribuição líquida para os níveis globais de dióxido de carbono na atmosfera é pequena.

O processo de cultivo de biomassa está sujeito às mesmas preocupações ambientais de qualquer tipo de agricultura . Ele usa uma grande quantidade de terra, e fertilizantes e pesticidas podem ser necessários para um crescimento com boa relação custo-benefício. A biomassa produzida como subproduto da agricultura mostra-se promissora, mas a maior parte dessa biomassa está sendo usada atualmente, para arar de volta ao solo como fertilizante, senão outra coisa.

Força do vento

Artigo principal: Efeitos ambientais da energia eólica

Vento onshore

A energia eólica aproveita a energia mecânica do fluxo constante de ar sobre a superfície da terra. As usinas eólicas geralmente consistem em parques eólicos , campos de turbinas eólicas em locais com ventos relativamente fortes. Um dos principais problemas de publicidade em relação às turbinas eólicas são seus predecessores mais antigos, como o Parque Eólico Altamont Pass, na Califórnia. Essas turbinas eólicas mais antigas e menores são bastante barulhentas e densamente localizadas, o que as torna pouco atraentes para a população local. O lado a favor do vento da turbina atrapalha os ventos locais de baixo nível. As grandes turbinas eólicas modernas mitigaram essas preocupações e se tornaram uma fonte de energia comercialmente importante. Muitos proprietários de casas em áreas com ventos fortes e eletricidade cara instalaram pequenas turbinas eólicas para reduzir suas contas de eletricidade.

Um parque eólico moderno, quando instalado em terras agrícolas, tem um dos menores impactos ambientais de todas as fontes de energia:

  • Ocupa menos área de terra por quilowatt-hora (kWh) de eletricidade gerada do que qualquer outro sistema de conversão de energia renovável e é compatível com pastagens e plantações.
  • Ele gera a energia utilizada em sua construção em poucos meses de operação.
  • As emissões de gases de efeito estufa e a poluição do ar produzida por sua construção são pequenas e estão diminuindo. Não há emissões ou poluição produzida por sua operação.
  • As turbinas eólicas modernas giram tão lentamente (em termos de rotações por minuto) que raramente são um perigo para os pássaros.

Questões de paisagem e patrimônio podem ser um problema significativo para alguns parques eólicos. No entanto, quando os procedimentos de planejamento apropriados são seguidos, os riscos patrimoniais e paisagísticos devem ser mínimos. Algumas pessoas ainda podem se opor aos parques eólicos, talvez por motivos estéticos, mas ainda há as opiniões de apoio da comunidade em geral e a necessidade de abordar as ameaças representadas pelas mudanças climáticas.

Vento do mar

O vento offshore é semelhante às tecnologias de vento terrestre, como uma grande turbina semelhante a um moinho de vento localizada em um ambiente de água doce ou salgada. O vento faz com que as pás girem, que são então transformadas em eletricidade e conectadas à rede por cabos. As vantagens da energia eólica offshore são que os ventos são mais fortes e mais consistentes, permitindo que turbinas de tamanhos muito maiores sejam erguidas por navios. As desvantagens são as dificuldades de colocar uma estrutura em um ambiente oceânico dinâmico.

As turbinas são frequentemente versões ampliadas de tecnologias terrestres existentes. No entanto, as fundações são exclusivas da energia eólica offshore e estão listadas abaixo:

Fundação monopilar

As fundações de monopilha são usadas em aplicações de profundidade rasa (0–30 m) e consistem em uma pilha sendo cravada em profundidades variadas no fundo do mar (10–40 m) dependendo das condições do solo. O processo de construção de cravação de estacas é uma preocupação ambiental, pois o ruído produzido é incrivelmente alto e se propaga muito na água, mesmo após estratégias de mitigação, como proteção contra bolhas, partida lenta e revestimento acústico. A pegada é relativamente pequena, mas ainda pode causar erosão ou recifes artificiais . As linhas de transmissão também produzem um campo eletromagnético que pode ser prejudicial a alguns organismos marinhos.

Fundo fixo do tripé

As fundações inferiores fixas em tripé são usadas em aplicações de profundidade de transição (20–80 m) e consistem em três pernas conectadas a um eixo central que suporta a base da turbina. Cada perna tem uma pilha cravada no fundo do mar, embora seja necessária menos profundidade devido à ampla base. Os efeitos ambientais são uma combinação daqueles para fundações monopilar e gravitacional.

Fundação de gravidade

As fundações de gravidade são usadas em aplicações de baixa profundidade (0–30 m) e consistem em uma base grande e pesada construída de aço ou concreto para descansar no fundo do mar. A pegada é relativamente grande e pode causar erosão, recifes artificiais ou destruição física do habitat após a introdução. As linhas de transmissão também produzem um campo eletromagnético que pode ser prejudicial a alguns organismos marinhos.

Tripé gravitacional

As fundações de tripé de gravidade são usadas em aplicações de profundidade de transição (10–40 m) e consistem em duas estruturas pesadas de concreto conectadas por três pernas, uma estrutura assentada no fundo do mar enquanto a outra está acima da água. Em 2013, nenhum parque eólico offshore estava usando essa base. As preocupações ambientais são idênticas às das fundações de gravidade, embora o efeito de abrasão possa ser menos significativo dependendo do projeto.

Estrutura flutuante

As fundações de estruturas flutuantes são usadas em aplicações de profundidade profunda (40–900 m) e consistem em uma estrutura flutuante balanceada ancorada ao fundo do mar com cabos fixos. A estrutura flutuante pode ser estabilizada usando flutuabilidade, os cabos de amarração ou um lastro. Os cabos de amarração podem causar desgaste menor ou potencial para colisão. As linhas de transmissão também produzem um campo eletromagnético que pode ser prejudicial a alguns organismos marinhos.

Impacto Ecológico da Energia Eólica

Uma grande preocupação ambiental das turbinas eólicas é o impacto na vida selvagem. As turbinas eólicas e sua infraestrutura associada - notadamente linhas de energia e torres - estão entre as ameaças de crescimento mais rápido para pássaros e morcegos nos Estados Unidos e Canadá. Muitas vezes ocorrem mortes de pássaros e morcegos quando os animais colidem com as lâminas da turbina. Eles também são prejudicados por colisões e eletrocuções com linhas de transmissão. Mesmo que a localização de usinas de energia eólica seja completamente revisada antes da construção, elas podem ser uma causa de perda de habitat.

Também existe a preocupação de como a energia eólica impacta o tempo e as mudanças climáticas. Embora a energia eólica possa ter a menor contribuição para as mudanças climáticas, em comparação com outros geradores de eletricidade, ainda há espaço para melhorias. As turbinas eólicas podem impactar o clima de sua vizinhança, afetando a temperatura e as chuvas. Também existem estudos que sugerem que os parques eólicos de grande escala podem aumentar as temperaturas. O uso de turbinas eólicas para atender a 10% da demanda global de energia em 2100 pode fazer com que as temperaturas aumentem um grau Celsius nas regiões onde os parques eólicos estão instalados, incluindo um aumento menor em áreas além dessas regiões.

Energia geotérmica

Artigo principal: Energia geotérmica

A energia geotérmica é o calor da Terra, que pode ser aproveitado para produzir eletricidade em usinas de energia. A água quente produzida a partir de fontes geotérmicas pode ser usada para a indústria, agricultura, banho e limpeza. Onde as fontes subterrâneas de vapor podem ser acessadas, o vapor é usado para fazer funcionar uma turbina a vapor. As fontes de vapor geotérmico têm uma vida finita à medida que a água subterrânea se esgota. Arranjos que fazem circular a água da superfície através das formações rochosas para produzir água quente ou vapor são, em uma escala de tempo relevante para o homem, renováveis.

Embora uma usina geotérmica não queime nenhum combustível, ela ainda terá emissões devido a outras substâncias além do vapor que sobem dos poços geotérmicos. Estes podem incluir sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono. Algumas fontes de vapor geotérmico arrastam minerais não solúveis que devem ser removidos do vapor antes de ser usado para geração; este material deve ser descartado de forma adequada. Qualquer usina a vapor (ciclo fechado) requer água de resfriamento para condensadores ; o desvio da água de resfriamento de fontes naturais e seu aumento de temperatura quando devolvido aos riachos ou lagos podem ter um impacto significativo nos ecossistemas locais.

A remoção da água subterrânea e o resfriamento acelerado das formações rochosas podem causar tremores de terra. Sistemas geotérmicos aprimorados (EGS) fraturam rochas subterrâneas para produzir mais vapor; tais projetos podem causar terremotos. Certos projetos geotérmicos (como um perto de Basel, Suíça em 2006) foram suspensos ou cancelados devido à sismicidade questionável induzida pela recuperação geotérmica. No entanto, os riscos associados à "sismicidade induzida por hidrofratura são baixos em comparação com os terremotos naturais, e podem ser reduzidos por uma gestão e monitoramento cuidadosos" e "não devem ser considerados como um impedimento para o desenvolvimento do recurso de energia geotérmica Hot Rock".

Energia solar

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Atualmente, a energia solar fotovoltaica é usada principalmente na Alemanha e na Espanha, onde os governos oferecem incentivos financeiros. Nos Estados Unidos, o estado de Washington também oferece incentivos financeiros. A energia fotovoltaica também é mais comum, como se poderia esperar, em áreas onde a luz solar é abundante.

Ele funciona convertendo a radiação solar em energia de corrente contínua (DC) pelo uso de células fotovoltaicas . Essa energia pode então ser convertida na energia CA mais comum e fornecida à rede elétrica .

A energia solar fotovoltaica oferece uma alternativa viável aos combustíveis fósseis pela sua limpeza e abastecimento, embora com alto custo de produção. Espera-se que as melhorias futuras na tecnologia reduzam esse custo a uma faixa mais competitiva.

Seu impacto negativo sobre o meio ambiente reside na criação de células solares que são feitas principalmente de sílica (da areia) e a extração de silício da sílica pode exigir o uso de combustíveis fósseis, embora os processos de fabricação mais recentes tenham eliminado a produção de CO 2 . A energia solar tem um custo inicial para o meio ambiente por meio da produção, mas oferece energia limpa durante toda a vida útil da célula solar.

A geração de eletricidade em grande escala usando energia fotovoltaica requer uma grande quantidade de terreno, devido à baixa densidade de energia da energia fotovoltaica. O uso do solo pode ser reduzido instalando em edifícios e outras áreas construídas, embora isso reduza a eficiência.

Energia solar concentrada

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Também conhecida como solar térmica , essa tecnologia usa vários tipos de espelhos para concentrar a luz solar e produzir calor. Este calor é usado para gerar eletricidade em uma turbina de ciclo Rankine padrão . Como a maioria da geração de energia termelétrica, esta consome água. Isso pode ser um problema, pois as usinas solares estão mais comumente localizadas em um ambiente desértico devido à necessidade de luz solar e grandes quantidades de terra. Muitos sistemas solares concentrados também usam fluidos exóticos para absorver e coletar calor enquanto permanecem em baixa pressão. Esses fluidos podem ser perigosos se derramados.

Poder de Negawatt

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A energia de Negawatt refere-se ao investimento para reduzir o consumo de eletricidade, em vez de investir para aumentar a capacidade de fornecimento. Desta forma, investir em Negawatts pode ser considerado uma alternativa a uma nova usina e os custos e preocupações ambientais podem ser comparados.

As alternativas de investimento da Negawatt para reduzir o consumo melhorando a eficiência incluem:

  • Fornecer aos clientes lâmpadas com baixo consumo de energia - baixo impacto ambiental
  • Melhor isolamento térmico e estanqueidade para edifícios - baixo impacto ambiental
  • Substituição de planta industrial mais antiga - baixo impacto ambiental. Pode ter um impacto positivo devido à redução das emissões.

As alternativas de investimento em Negawatt para reduzir o pico de carga elétrica por mudança no tempo de demanda incluem:

Observe que a mudança de horário não reduz a energia total consumida ou a eficiência do sistema; no entanto, pode ser usado para evitar a necessidade de construir uma nova estação de energia para lidar com um pico de carga.

Veja também

Referências

links externos