Contabilidade Ambiental
Emergia e Tomada de Decisão Ambiental
Environmental Accounting
Emergy and Environmental Decision Making
Howard T. Odum
Center for Environmental Policy
Environmental Engineering Sciences
University of Florida, Gainesville
EMERGIA Líquida de
Combustíveis e Eletricidade
(Capítulo 8)
Resumo e Comentários
Ari Nelson Rodrigues Costa
[email protected]
28/04/2007
…This pattern is not sustainable, does
not maximize world wealth and
emergy, does not reinforce world
production, and will not last. These
patterns will become discredited as
world opinion changes, as revolutions
occur,
and
worldwide
resource
depletion soon cuts off the largesse of
the overdeveloped countries."
(H.T. Odum, 1994)
"The Law of conservation of energy
tells us we can't get something for
nothing, but we refuse to believe it.“
(Isaac Asimov, 1988)
Isaac Asimov's Book of
Science and Nature Quotations
Contabilidade Ambiental
Combustíveis
8. Emergia Líquida de
Combustíveis e Eletricidade
Rendimento Líquido de Emergia e Freqüência de Colheita
Alteração de Emergia Líquida com Processamento
Biomassa e Combustíveis Renováveis
Eletricidade
Localização de Plantas Industriais e Seu Resfriamento
Avaliação de Séries de Transformação de Energia
Avaliação Emergética de Medidas de Conservação de
Energia
Emergia Líquida e Dióxido de Carbono Global
Sumário
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Combustíveis
Recursos
Renováveis
Posição dos Motores à Combustão e da Energia
Elétrica na Hierarquia da Economia Humana
Usinas de
Energia
Ambiente
Produção de
Calor
Economia
Humana
Motores à Combustão e Energia Elétrica
Civilização Humana Baseada em Combustíveis e Eletricidade
Recursos Liberam mais Emergia
do que a Usada para Obtê-los
Economia Abundante e
Alto Padrão de Vida.
Prosperidade Depende da EMERGIA Líquida
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Combustíveis
Inutilizáveis
Substituição
de
Combustíveis
• O Óleo de Xisto Betuminoso é um Exemplo de Combustível que Aparentemente não
Apresenta um Rendimento Líqudo de EMERGIA. No Próximo Slide é Apresentada a
Avaliação Usada em Depoimento no Congresso dos EUA para Demonstrar que não Valia a
Pena Explorar o Óleo de Xisto. O Projeto Acabou Sendo Aprovado e Foi Abandonado
somente nos Anos 1980, com Perda de Bilhões de Dólares em Investimento
• O Desenvolvimento Econômico Utiliza Primeiramente as Fontes de Calor com Maior
Rendimento Líquido de EMERGIA por Serem as mais Baratas, Mudando para as de Menor
Rendimento Posteriormente.
• Desde o Surgimento de Tecnologias para Substituição de Combustíveis, os Preços de
Mercado Orientam a Seleção das Fontes que Têm a maior Contribuição Líquida.
• A Avaliação do Rendimento de EMERGIA de uma Fonte Prediz Quando Esta Fonte se
Tornará Economicamente Viável.
• O Combustível Principal que Proporciona o Maior Rendimento de EMERGIA para uma
Economia Pode Ser Chamado de sua Fonte Primária.
Realimentação (F)
Fonte
Rendimento (Y)
Relação de Rendimento
de EMERGIA
Y
=
F
Diagrama de Relação de
Rendimento de Emergia para
Avaliação de uma Fonte
Primária: Definição de
Rendimento (Y),
Realimentação (F) e Relação
de Rendimento de EMERGIA
Combustíveis
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Eletricidade
Serviços
Realimentação
F = 0,93
Análise de Emergia para Mineração de Carvão na Nova Zelândia, 1 T métrica
Item
Serviços de Mineração
Vapor a Partir
de Carvão
Rendimento Y = 11,6
Mineração
E
sej/ano/ton
11,6
Relação de Rendimento =
de EMERGIA
0,93
Depósito de Carvão com Rendimento Líquido de EMERGIA na Nova Zelândia
Emergia Solar
(x 10 14 sej/ano)
Em$ *
(1984 US$)
Notas
3 x 10 12/$
0,33
15,0
1
Energia Usada na Mineração
6,22 x 10 7 J
4 x 10 4/J
0,03
1,4
2
Carvão Minerado
2,9 x 10 10 J
4 x 10 4/J
11,60
527,3
3
15 $/tn
12/$
0,45
20,5
4
5,3 x 10 4/J
0,12
5,5
5
Energia para Transporte
= 12,5
Emergia Solar
por Unidade
(sej/unid)
11 $/tn
Serviços de Transporte
14
Unidades
Brutas
2,27 x 10 8 J
3 x 10
* Fluxo de EMERGIA da coluna 4 dividido por 2,2 x 10 12 sej/$ para o dólar de 1984 nos Estados Unidos.
1 Custos de mineração em dólares de 1980; Relação EMERGIA/$, 3 x 10 12 sej/$ baseada na análise de EMERGIA para a Nova Zelândia de 1980 por
H. T. Odum e Odum, 1983.
2 Taxa por tonelada baseada numa mina a céu aberto no Texas.
3 (1 T). (1 x 10 6 g/T).(7 kcal/g).(4186 J/kcal) = 2,9 x 10 10 J.
4 Custo de Transporte para os mercados da Nova Zelândia, dólar de 1980.
5 (560 btu/ton-milha).(400 milhas).(1.013 J/btu) = 2,27 x 10 8 J.
Análise da Emergia de um Barril de Óleo de Xisto Betuminoso de uma Planta Piloto em Anvil Points,
Colorado, 1944. O Combustível Líquido do Óleo de Xisto Betuminoso Teve o Rendimento Calculado a
Partir de uma Transformidade Determinada Separadamente
Realimentação
Item
F = 12,1
Rendimento - Óleo de Xisto
Serviços de Processamento
Óleo de Xisto
Betuminoso
0,5
Rendimento Y = 0,3
Mineração
Britagem
Destilação
E
15
sej/barril
Relação de Rendimento
de EMERGIA
=
0,3
12,1
Óleo de Xisto sem Rendimento Líquido de EMERGIA
= 0,025
Dados e
Unidades
5,9 x 10
Transformidade
(sej/unidade)
9/J
5.513 $
5
Emergia Solar
(x 10 15 sej)
x 10
4/J
0,30
2,2 x 10
12/$
4/J
Óleo da Rocha
1,0 x 10 10 J
5
x 10
Vegetação Interrompida
3,0 x 10 7 J
1,8 x 10 4/J
Serviços de Recuperação
0,031 $
2,2 x 10
12/$
Em$ *
(1984 US$)
Notas
136,0
1
12,1
5.513,0
2
0,5
227,0
3
0,0005
0,22
4
0,00007
0,03
5
* Fluxo de EMERGIA da coluna 4 dividido por 2,2 x 10 12 sej/$ para o dólar de 1984 nos Estados Unidos.
1 (1 bbl).(5,8 x 10 6 btu/bbl).(1.013 J/btu) = 5,9 x 10 9 J/bbl.
2 Apropriação: $ 53,5 x 10 6 ($ 1970) para 22.903 barris de óleo de xisto:
(53,5 x 10 6 $).(2,36 1983$/1970$)/(22,903 barris) = 5.513 $1983/barril
3 1,7 barril de óleo extraído para fornecer 1 barril de rendimento final.
4 Interrupção da Vegetação estimada para transpiração, 100 anos.
Área prejudicada por barril:
(35 gal oil/ton)/(42 gal/barril) = 0,83 barrel/ton
(1 barrel/(0,83 barril/ton) = 1,2 ton/barril
(1,2 ton/barril).(0,5 m³/ton)/(10 m deep) = 0,06 m²/barril.
Perda de pordutividade estimada pelo deslocamento da transpiração:
(o,06 m²).(100 anos).(0,5 x 10 6 g/m²/ano).(10 J Energia livre de Gibbs/g) = 3 x 10 7 J
5 Custo de Recuperação:
($ 2.050/acre)/(4,05 x 10 3 m²/acre) = $ 0,51/m²
($ 0,51/m²),(0,06 m²/barril) = $ 0,031/barril
Fonte: Dados reunidos por Gardner, 1977.
Combustíveis
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Comparações
de
Combustíveis
EMERGIA Líquida de Fontes de Calor
12,0
Toras de Floresta Tropical
11,1
Petróleo de North Slope
10,5
Carvão de Wyoming
10,3
Gás Natural em Terra no Texas
• Avaliações Emergéticas em Número
Suficiente Foram Feitas para
Diversos Tipos de Combustíveis
Permitindo Estabelecer Prioridades.
Os Valores do Gráfico Abaixo São
Típicos.
• Carvão, Petróleo e Gás Natural em
Reservas Geológicas Ricas Geram
entre 6 e 60 Vezes mais EMERGIA
do que a Utilizada para Explorá-las.
• Sua Importância para a Economia é
de 6 a 60 Vezes o Esforço,
Justificando mais os Esforços
Econômicos e Militares do que pode
ser Inferido dos seus Custos em
Dinheiro.
• Em Geral, a Economia se Volta para
o Crescimento quando o Rendimento
Líquido Aumenta e vice-versa –
Declina quando o Preço Aumenta.
8,4 (1992)
Petróleo do Oriente Médio
Linhita no Texas
6,8
Gás Natural Offshore no Texas
6,8
5,4
Madeira de Pinheiro
4,7
Metanol de Carvão
Gás Natural Comprimido
3,4
Petróleo Cru no Texas
3,2
3,0
Peat Seco ao Sol
Polpa de Madeira do Jari
Etanol de Cana de Açúcar
Óleo de Palma
2,2
1,14
1,06
Rendimento de EMERGIA de Combustíveis:
(As Referências das Avaliações Podem ser Obtidas na Página 141 do Livro)
Combustíveis
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Declínio Global na EMERGIA Líquida
•
•
•
•
Os Altos Rendimentos Líquidos de Energia do Começo do Século Passado nos Países Desenvolvidos – 60/1 – Vêm Declinando Devido
ao Esgotamento das Fontes Ricas Próximas à Superfície, Ficando as Fontes Menores e Mais Profundas.
No Período 1980-1994 os Combustíveis Economicamente Viáveis Tinham Rendimento Líquido de EMERGIA na faixa de 3 a 12.
A Tendência a Longo Prazo na Terra é um Declínio Médio no Rendimento Líquido de EMERGIA dos Combustíveis, Mesmo com
Ocorrências Pontuais de Fontes de Alto Rendimento. Talvez Este Declínio Esteja na Faixa de 1% - 2% ao ano.
Esta Queda Leva os Serviços Humanos e da Economia a Estarem Cada Vez Mais Envolvidos na Obtenção de Combustíveis em
Detrimento de Outras Atividades.
Peat
• Matéria Orgânica Depositada sob Água e Baixo Oxigênio Pode Desenvolver Depósitos de Peat. Usado em Lareiras, Recentemente Passaram a Servir de Combustível em
Usinas de Energia.
• Peat Úmido só Apresenta Rendimento Líquido se a Água for Recondensada em Caldeiras para Produção de Calor de Vaporização. Já Seco ao Sol, é um Bom Combustível,
com Bom Rendimento Líquido de EMERGIA.
• Os Longos Períodos para a Formação de Peat o Fazem uma Fonte Não Renovável na Janela de Tempo da Economia Atual e por Ter Transformidade Mais Elevada que
Outros Combustíveis deve Ser Usado para Objetivos de Alta Qualidade.
• A Exploração da Peat Deve Ser Cuidadosa, pois o Peat sendo um Excelente Filtro é um Meio Natural para Manter a Qualidade da Água. A Má Exploração Pode Drenar
Alagados e Influindo Negativamente em Seus Ciclos Hidrológicos e nos Ecosistemas
Carvão
• Reservas de Carvão Permanecem em Vários Países (Nova Zelândia) Enquanto Gás e Petróleo se Exaurem. Mineração a Céu Aberto (Wyoming)
Podem Apresentar Rendimento Líquido de 40, Caindo para 6 Após Transporte por 1500 km em Estrada de Ferro. Mesmo a Grandes Distâncias, o
Rendimento Líquido é Comparável a Outros Combustíveis Fósseis.
• Havendo a Conversão em Energia Elétrica antes do Transporte Obtém-se Rendimentos Líquidos Masiores.
Linhita
• Linhita é o Peat que se Transformou em Carvão, mas ainda Retém um Alto Teor de Umidade, Podendo Ser Queimado sem Secagem Prévia. A Linhita
Próxima à Superfície e Utilizada Localmente Tem um Bom Rendimento Líquido de EMERGIA.
• Análise Emergética Encontrou Rendimentos de EMERGIA similares às Vendas Globais de Combustíveis e as Minas São Economicamente Viáveis, como
Previsto nesta Análise.
Petróleo
• Rendimentos Líquidos para o Petróleo Podem Variar de Altos como 100 até Próximo de Zero, Dependendo da Localização das Jazidas. As Diferentes
Regiões do Mundo se Caracterizam por Diferentes Rendimentos. Cerca de 10% do Rendimento é Consumido no Transporte Oceânico e outros 10% nas
Refinarias. Mesmo com Insumos Altos, o Rendimento é Alto, por exemplo, para o Oleoduto do Alaska é Cerca de 11.
Gás
Natural
• É o Combustível Natural mais Concentrado Devido ao Hidrogênio e ao Metano, com Alta Energia por Grama e porr Queimar a Temperaturas Mais Altas
que Outros Combustíveis. Para os Gasodutos, o Custo de Deslocamento é Pequeno. Suas Jazidas são Normalmente Profundas e se Originam de
Depósitos Sedimentários de Matéria Orgânica Resultante de Processos Primários de Fotossíntese em Eras Passadas.
Combustíveis
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
EMERGIA Líquida da Produção Ambiental em Função
da Freqüência de Colheita
Rendimento Líquido de EMERGIA
e Freqüência da Colheita
12
Rendimento Líquido de EMERGIA
• Sistemas de Combustíveis Renováveis Têm
Rendimentos Líquidos de EMERGIA Menores que
Fontes “Não Renováveis” (Lentamente Renováveis),
embora o Desenvolvimento do Conhecimento sobre
Estes Sistemas de Baixa Energia Seja uma Boa
Política para o Futuro. A Razão desta Preocupação é
o Tempo de Reposição.
• Quanto Maior o Tempo de Acúmulo das Reservas,
Mais EMERGIA Fica Disponível para “Colheita”, pois
o Rendimento de EMERGIA depende doTempo de
Acumulação.
• Carvão e Petróleo Têm Períodos Longos de Depósito,
Florestas Tropicais Menos e Plantações de Biomassa,
Menos Ainda.
• Com o Aumento da Freqüência, o Rendimento Líquido
do que é Devolvido ao Sistema pelo Trabalho Humano
é Menor. Quanto Maior o Trabalho da Natureza,
Maior a EMERGIA Líquida (v. gráfico ao lado).
• Recursos Não Renováveis Com o Aumento da
Freqüência, o Rendimento Líquido do que é Devolvido
ao Sistema pelo Trabalho Humano é Menor. Quanto
Maior o Trabalho da Natureza, Maior a EMERGIA
Líquida (v. gráfico ao lado).
• Recursos Não Renováveis Requerem Somente o
Esforço da Colheita e do Transporte, Resultando na
Obtenção de um Rendimento Líquido de EMERGIA
muito Alto para Reservas Próximas à Superfície.
• A Inclinação da Reta no Gráfico ao Lado é o
Rendimento Líquido de EMERGIA por Unidade de
Tempo, um Índice de Transformação da Energia
Solar em Biomassa.
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
100
200
Tempo de Reposição, Anos
Produção Ambiental
Anos
300
Rendimento
Óleo de Palma
1
1,06
Milho
1
1,1
Álcool, Cana de Açúcar
1
1,10
Plantação de Willow, Suécia
6
1,34
Pinho Monterrey, Nova Zelândia
24
2,1
Plantação, Jari
7,?
2,2
Pinheiro Slash, Flórida
25
2,4
Spruce
90
4,1
300
12,0
Madeira, Floresta Tropical
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
• A EMERGIA Líquida Diminui a Cada Passo da Transformação de um Combustível. Mais Recursos São Utilizados em Cada Transformação, Deixando um
Rendimento Menor para o Próximo Estágio.
• O exemplo do Quadro Abaixo para Cana de Açúcar na Bahia, Mostra um Rendimento de 2,1 no Corte. Durante as Transformações para Produção de
Etanol Líquido Combustível a EMERGIA Líquida Diminui e o Retorno é Praticamente Igual ao Rendimento. Valores Similares Foram Encontrados para
Louisiana.
• Este Combustível é Neutro para a Economia que o Utiliza. Ele Contribui Pouco Mais do que Consome.
Semeadeiras
32
Uso
De
Água
104
Fertilizantes
N 49
P 134
K 15,7
Ca 76
Pesticidas
275
Combustíveis
44,7
674
$ 976
82,5
$ 178
125
$
$
22
Sol
5,4
Bens e
Serviços
Cana de
Açúcar
Moagem
994
Álcool de Cana de Açúcar
Subsídios,
Vendas
$
234
Fermentação
Destilação
$ 798
10 13 sej/Hectare/Ano
US
$/Hectare/Ano
Etanol
Bagaço
688
418
Diagrama de Energia para o Sistema Etanol-Cana
de Açúcar na Bahia, Mostrando Valores de
Emergia e Custo em Dólares por Hectare por Ano.
Mudança da EMERGIA Líquida com Processamento
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Melhorando Combustíveis para Maior Transformidade
• Os Combustíveis Comuns não São Suficientemente Concentrados ou Contêm Água e não Podem Fornecer as Altas Temperaturas
Requeridas por Muitos Processos Avançados. Combustíveis com Qualidade e Transformidade Mais Altas São Obtidos pela
Queima Parcial de Combustíveis Comuns de Modo que a Porção que Queima à Baixa Temperatura Seja Utilizada para Concentrar
o Restante. O Combustível Resultante Pode Servir a um Processo de Combustão mais Alta.
• Combustíveis Líquidos para Transporte Requerem Processamento para Aumento da Transformidade em Relação à Sua Ocorrência
Natural. É Necessário Somente 10% da Energia para Destilar Petróleo para Obter Combustível Motor Líquido, já para a
Conversão do Carvão em Combustível Líquido são Necessários 40%.
• Os Combustíveis Obtidos de Colheita Agrícola Renovável Requerem Quase Toda Energia do Rendimento para Serem Convertidos
para a Forma Líquida.
EMERGIA Líquida e Trasformidade
• Quando um Produto Ambiental é Transformado em Produto Mais Altamente Desenvolvido na Economia, EMERGIA Adicional é
Agregada e a Transformidade é Aumentada.
• Se uma Transformidade Maior é Desenvolvida pela Concentração de Energia Diluída, Utilizando EMERGIA do Ambiente Livre, o
Rendimento Líquido de EMERGIA Aumenta.
• Entretanto, se a Energia para a Transformação é Suprida pela Economia, o Rendimento Líquido de EMERGIA é Diminuído.
• Exemplo: Sol – Cadeia Alimentar Biológica: Luz – Fotossintato – Folhas – Madeira. Quanto Mais EMERGIA Solar do Ambiente
For para o Processo de Concentração, Maior a Transformidade. Com Maior Concentrações de Matéria Orgânica se Acumulando
o Rendimento Líquido de EMERGIA é Maior.
• Se a Madeira é Processada por Transformações Econômicas – Material de Construção e Papel, por Exemplo – e se a Energia
Necessária para Estas Transformações Vêm da Economia, o Rendimento Líquido de EMERGIA é Menor.
• Em Outras Palavras: EMERGIA e Transformidade estão Diretamente Correlacionados até o Ponto onde os Produtos Entram na
Economia, após Isto elas se Correlacionam Inversamente.
Mudança da EMERGIA Líquida com Processamento
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Da Relação entre
EMERGIA Líquida e
Freqüência de
Colheita Pode se
Concluir que Há um
Fator Termodinâmico
de Tempo para os
Rendimentos Líquidos
de EMERGIA.
Para a Janela de Espaço e
Tempo de Nossa Sociedade,
os Rendimentos Líquidos de
EMERGIA de Biomassa e
Outras Conversões de Curto
Prazo não Podem Competir
com os Rendimentos
Líquidos dos Combustíveis
Não Renováveis até que
Eles Tenham Terminado.
Isto Significa que o
Potencial de Suportar
a Civilização dos
Combustíveis
Renováveis é muito
Menor do que o dos
Combustíveis Fósseis.
Madeira
• Em Tempos Históricos a Madeira Foi o Combustível Principal, mas Agora o Consumo Global de Combustível é Muito Alto para Ser Suportado pela Madeira.
A EMERGIA na Madeira em Florestas Remanescentes Supriria uma Pequena Parte da Necessidade se as Fontes de Combustível Fóssil Esgotassem.
Florestas Antigas Fornecem Madeira de Alta Transformidade, enquanto Madeira de Plantações de Crescimento Rápido Produzem Madeira de Baixa
Densidade e Baixo Conteúdo de Calorias. O Papel Principal das Florestas Antigas é Preservar a Biodiversidade.
• O Alto Conteúdo de Água na Madeira Verde Exigem Secagem para Utilização como Combustível. O Calor de Vaporização da Água é Tão Alto que o Maior
Parte do Calor Gerado é Absorvida na Mudança de Estado de Líquido para Vapor. Com Secagem Prévia o Conteúdo de Energia é Notadamente Superior,
mas a EMERGIA Adicional Necessária Diminui o Rendimento Líquido de EMERGIA. Enquanto o Sol é uma Boa Opção para Secagem, o Reaproveitamento da
Água Vaporizada Durante a Queima Requer Grandes Entradas de EMERGIA em Tecnologia dos Fornos.
• A Madeira Natural Pode Ser Considerada um Recurso Não Renovável pelo Tempo de Crescimento e Apresenta Rendimento Líquido Comparável ou Maior que
os Combustíveis Fósseis – Carvão, Petróleo e Gás. Embora a Madeira de Reflorestamento Tenha Rendimento Menor que a Floresta Natural, o Rendimento
por Ano são Maiores. Reflorestamento é um meio de Combinar Recursos da Economia com Recursos Baseados em Combustíveis da Economia para Gerar
Maior Produtividade, assim como a Agricultura.
• Com a Madeira Oferecendo um Rendimento Líquido de EMERGIA, Podemos no Futuro, como já Foi Feito no Passado, Operar uma Economia numa Base
Renovável, com Base em Energia do Sol, mas com uma Intensidade Menor que a Atual. O Rendimento Líquido de Plantações Economicamente Intensivas de
Biomassa não Podem Sozinhas Substituir os Combustíveis Fósseis e as Madeiras Nativas, a menos que a Economia Seja Reorganizada para Fazer Menos.
Biomassa e Combustíveis Renováveis
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Energia Elétrica
A Energia Elétrica Tem Maior Transformidade que a Maioria dos Combustíveis e é Versátil e Flexível para Suportar Funções de
Maior Qualidade na Economia. A Transformidade Solar para a Eletricidade pode Ser Calculada por Diferentes Métodos, como
Mostra o Apêndice do Livro, com Média de 1,74 x 10 5 sej/J.
Relações de Rendimento de EMERGIA
6,8
2,2
10,3
52,1
0,5
Linhita
62,9
Mineração
73,7
41,3
116
Usina de
1.050 MW
10
17
Bens
Serviços
Equipamentos
Combustíveis
Eletricidade
Avaliação de EMERGIA da Usina de Eletricidade
de Lignita Big Brown no Texas
Odum e al., 1978.
Reimpresso com permissão da L. B. J.
School of Affairs da Universidade do Texas
sej/dia
Rendimento Líquido da Energia Elétrica
A Geração de Eletricidade a Partir de Combustíveis Utiliza Insumos da Economia Fazendo com que a Eletricidade Tenha um Rendimento Líquido de
EMERGIA Menor, da Ordem de 2,5. O Exemplo Acima da Mina de Linhita no Texas Tem Rendimento Líquido de EMERGIA de 6,8, Após a
Conversão para Energia Elétrica em uma Usina Perto da Mina, Este Rendimento Passa a ser 2,2, Muito Menor.
A Eletricidade, com Rendimento 2,2, não Compete com Outros Combustíveis, com Rendimento entre 3 e 12, na Geração de Calor.
Energia de Alta Transformidade não Deve Ser Usada para Processos de Baixa Qualidade,
Pois é um Desperdício de Energia.
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Fontes Alternativas de Energia Elétrica
Alternativas de Energia Elétrica: Células Fotovoltaicas, moinhos, Absorção de
Ondas, Usinas de Energia da Maré, Usinas Hidrelétricas e Usinas Nucleares. Se
Há Alternativas Tão Boas como a Produção de Eletricidade a Partir de
Combustíveis Ainda é uma Controvérsia. A Avaliação de EMERGIA Ajuda e
Esclarecer Conflitos.
Relações de Rendimento de EMERGIA
para Fontes de Energia Elétrica
15,0
Eletricidade da Maré, La Rance, França
10,0
Hidrelétrica, Nova Zelândia
7,9
Eletricidade Geotérmica, Califórnia
4,6
Usina Nuclear, Estados Unidos
3,6
Usina de Madeira de Floresta, Brasil
Usina de Linhita, Texas
Energia Térmica do Oceano, Taiwan
2,2
1,5
Malha de Células Fotovoltaicas, Texas
0,41
Rede de Células Fotovoltaicas, Tenessee
0,36
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de
Combustíveis e Eletricidade
Usina de Eletricidade de Maré
em La Rance, França
Avaliação de Emergia da Usina de Energia Elétrica da Maré em La Rance, França
Item
Dados e
Unidades
Transformidade
Solar
(sej/unid)
Emergia Solar
(x 10 19 sej/ano)
(x 10
EM$ *
6 Em$/ano)
Notas
Energia da Maré Utilizada
4,0 x 10
15
J
16.842/J
6,7
48
1
Bens e Serviços
4,7 x 10
6
$
5,5 x 10 12/$
2,6
18
2
29,7
210
3
39,0
276
39,0
276
Várzea do Estuário
Por Diferença
Soma das Entradas
Saída de Energia Elétrica
1,95 x 10 15 J
2,0 x 10 5/J
4
Índices de EMERGIA:
Relação de Rendimento de EMERGIA: (39,0)/(2,6) = 15
Relação de Investimento de EMERGIA: (2,6)/(6,7 + 29,7) = =0,07
Trabalho
Geológico
* EMERGIA Solar dividida por 1,41 x 10 12 sej/$ para o dólar de 1991 nos Estados Unidos.
1 Variação da Maré, 7m; Área do Mar Utilizada, 2,2 x 10 7 m²; 705 marés por ano:
(0,5).(0,7 m).2,27 x 10 7 m²).(705/ano).(9,8 m/s²).(1,02 x 10 ³ kg/m³) = 44,0 x 10
2 ($ 4,7 milhões USD 1974).(5,5 x 10 12 sej/1974$) = 2,58 x 10 19 sej/ano
3 EMERGIA do Estuário = EMERGIA de Saída menos a EMERGIA dos items 1 e 2:
(39,0 x 10 19 – 11,1 x 10 19 – 2,6 x 10 19) = 25,3 x 10 19 sej/ano
4 (544 x 10 6 kWh/ano).(860 kcal/kWh).(4.186 J/kcal) = 1,95 x 10 15 J/anp
Fonte: Dados de Lawton, 1972..
29,7
Várzea de
Estuário
Bens e Serviços
Energia da
Maré
6,7
Turbinas da Usina
de Energia da
Maré
Energia Elétrica
da Maré
2,6
Economia
Principal
Energia Elétrica 39,0
La Rance, França
Avaliação de EMERGIA da Usina de
Eletricidade de Maré em La Rance, França
15
J/ano
• Carga Ajustada à Variação do
Período e Amplitude da Maré sob
Influência Solar e Lunar
• Contribuição de EMERGIA Avaliada
Tentativamente por Diferença na
Tabela Acima
• Importante Contribuição Geolágica
na Formação do Estuário
• Avaliação Efetuada sem as Perdas
de Contribuição ao Ecosistema
Estuarino Chega a um Alto
Rendimento de 15
• O Benefício Líquido só Pode ser
Obtido Subtraindo as Contribuições
ao Ecossitema que Cessaram após a
Construção do Dique
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Eletricidade Geotérmica
Bens, Serviços, Equipamentos
Retorno de Água
Calor
Geotérmico
24,0
Rochas
Tubulação e
Usina de
Energia
Vapor
22,6
Economia
Principal
Energia
Elétrica
2,5
100 Megawatts
10
15
J/ano
Bens, Serviços, Equipamentos
Retorno de Água
Calor
Geotérmico
4,32
Rochas
0,68
Tubulação e
Usina de
Energia
Vapor
10
20
Economia
Principal
Energia
Elétrica
5,0
solar emjoules/ano
Avaliação de Emergia de Usina de Energia Elétrica Geotérmica de 100 MW, Modificada de Gilliant,
1975, Revisando as Relações EMERGIA/Dinheiro e a Transformidade Solar do Calor Geotérmico
Item
Dados por
Ano
EMERGIA Solar
Por Unidade
(sej/unid)
Calor Geotérmico
24,0 x 10
15
J
Bens e Serviços
9,7 x 10
6
$
Energia Elétrica
2,5 x 10
15
J
18.000
Empotência Solar
(x 10 20 sej/ano)
EM$ 1991 *
(x 10 6 US $)
Notas
4,32
306
1
12/$
0,68
48
2
2,0 x 10 5/J
5,0
354
3
7,0 x 10
• Usinas Termoelétricas Tradicionais Usam
Combustível para Gerar Concentração de
Calor em Caldeiras que Produzem Vapor
para Girar Turbinas que Geram Eletricidade
pela Rotação de Espiras em Campos
Magnéticos.
• Em Regiões Vulcânicas este Trabalho Pode
Ser Realizado Aproveitando as Altas
Temperaturas Próximas à Superfície.
• Operações na Califórnia e na Nova Zelândia
Vêm Gerando Eletricidade por Décadas
através da Água Percolando em Rochas
Quentes, Sendo Convertida em Vapor
Coletado em Tubulações e Levadas à Usina
de Energia, conforme Esquema ao Lado.
• Análise de Gilliland, 1975, em Fontes de
Energia Geotérmica na Califórnia Mostrou
um Bom Rendimento Líquido de EMERGIA de
5/0,68 = 7,9. Este Artigo Gerou uma
Longa Controvérsia sobre como Avaliar
Alternativas de Energia: Unidades de
Energia, Dinheiro ou EMERGIA, conforme
Slesser, 1978.
• Este Potencial está Limitado às Áreas
Vulcânicas. A Maior Parte das Áreas da
Terra não Tem Temperaturas Próxima à
Superfície Suficiente para Gerar EMERGIA
Líquida e o Mesmo Vale para o Gradiente
de Temperatura dos Oceanos.
• Na Islândia a Energia Térmica Gerada nas
Fontes Térmicas é Canalizada para
Aquecimento da Cidade de Reykjavik.
* Empotência Solar dividida por 1,41 x 10 12 sej/Em $ para o dólar de 1991 nos Estados Unidos.
1 Incui 6% de perda na tubulação; EMERGIA Solar da Energia Elétrica menos Bens e Serviços:
Transformidade Solar = (5,0 – 0,68).(1 x 10 20 sej/ano)/(24,0 x 10 15 J/ano) = 18.000 sej/J
2 Retorno Econômico em dólares americanos de 1972; 7,10 x 10 12 sej/1972 $ da Tabela D.1, Environmental Accounting, Odum, 1996, pg. 315
3 Eficiência da Conversão: 11%
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Usinas Hidrelétricas
• Uso do Potencial de Águas Elevadas e Controladas
por uma Barragem para Girar Turbinas quando
Liberadas Gerando Eletricidade Usualmente de
Maneira Barata.
• Usinas Hidrelétricas Utilizam a Energia Extensiva da
Terra e dos Planetas que Transformam a Luz do Sol
na Chuva, nas Terras Elevadas e Formam as Bacias
Hidrográficas que Convergem a Energia Hidrológica.
• O Trabalho Anterior ao Desenvolver Sítios
Hidrelétricos Adequados é uma Grande Contribuição
de EMERGIA ao Capital Natural Necessário para o
Reservatório.
• O Tamanho do Reservatório Depende da
Sasonalidade das Águas: Fluxos Permanentes
Requerem Barragens Pequenas e Fluxos Irregulares
Requerem Grandes Barragens.
• Uma Avaliação Completa do Benefício Líquido Requer
a Subtração das Contribuições Feitas pelos Rios
Antes da Barragem.
• Estudo de M. T. Brown, 1986 para Barragens na
Amazônia, Comparou o Rendimento Proporcionado
pela Energia Elétrica com a EMERGIA do Sistema da
Floresta que Foi Reduzido por Ter Sido Inundado
por um Sistema Aquático Menos Produtivo. O Ponto
de Equilíbrio Encontrado Foi 2 ha/kW de
Capacidade; Reservatórios Baixos, Amplos com
Energia por Área Menores do que Isto não Devem
Ser Construídos.
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Usinas Nucleoelétricas
Combustíveis
85,5
Bens e
Serviços
Processo de
Concentração
de U235
Várzea de
Estuário
Serviços
do
Ambiente
Ambiente
Energia
Elétrica
Usina de
Energia
Nuclear
424
4,9
10
Energia Nuclear
22
sej
Avaliação de EMERGIA da Potência Cumulativa Gerada pelas Usinas
Nucleares nos Estados Unidos Usando Dados de Lapp (1991)
Item
Emergia Solar
(x 10 22 sej/ano)
Notas
Administração
15,1
1
Construção
31,1
2
Cancellation
3,8
3
Operação e Manutenção
6,8
4
26,3
5
3,6
6
Three Mile Island
0,46
7
Aço, Concreto, Madeira, Cobre e Alumínio
1,49
8
Ciclo do Combustível
Decomission
Processamento de Energia e Materiais
2,0
9
Energia Necessária para Construção
0,63
10
Retorno Total da Economia
91,28
Rendimento da Energia Elétrica (5,8 x 10 9 MWh *)
424
Relação de Rendimento de EMERGIA = 424/91,3
4,6
* MWh – Megawatt-hora elétrico
• A Energia Nuclear Começa com a Exploração de Minério de
Urânio Não Renovável e Grandes Quantidades de Energia Elétrica
São Utilizadas para Concentrar os Isótopos para os Elementos
Combustíveis. Grandes Quantidades de EMERGIA na Forma de
Capital e Serviços de Engenharia de Alta Qualidade, além de
Serviços Governamentais e Perdas de EMERGIA Resultantes de
Acidentes, Desmobilização e Gerenciamento dos Resíduos.
• A Fissão Nuclear Chega a 5000 ºC no Núcleo, Difícil de Ser
Utilizada pela Economia Humana que Gira a 300 ºC. Muito do
Calor Deve Ser Dissipado na Atmosfera através de Sistemas de
Resfriamento para se Atingir as Temperaturas da Ordem de
1000 ºC, em que os Equipamentos Podem Operar.
• Análises Emergéticas mais Recentes na Figura ao Lado, Sugerem
que Houve uma Melhoria na Eficiência da Engenharia em Produzir
Eletricidade em Usinas Nucleares com Rendimento mais Alto.
• No Início não Havia Rendimento Líquido Devido aos Intensos
Investimentos Necessários (Lem, 1973). Em 1975 uma Análise de
Kylstra e Han Apontou Rendimento Líquido de EMERGIA entre
1,5 e 3, que não Competia com os Combustíveis Fósseis na Faixa
entre 3 e 9. Enquanto os Combustíveis Fósseis Mantiverem esta
Faixa de Rendimento Líquido, as Usinas Nucleares Ficarão em
Segundo Plano.
• Em 1991, Lapp Preparou uma Avaliação Emergética das Usinas
Nucleares Americanas e Mostrada ao Lado. Esta Nova Análise
Mostrou um Rendimento Líquido de EMERGIA da Ordem de 4,5 e
Incluiu Parte do Impacto de Chernobyl e Alguns Esforços para
Avaliar o Armazenamento de Resíduos e Desativação.
• Com Menos Requisitos de EMERGIA para Novas Construções, as
Usinas Nucleoelétricas Americanas Têm Operado com Menos
Interrupções e Melhor Eficiência.
• Esta Análise Sugere que Atualmente a Energia Nuclear Compete
com os Combustíveis Fósseis na Geração de Eletricidade, e num
Período Próximo Poderão Ser Mellhores, Mesmo Considerando que
a Disponibilidade de Urânio Combustível Esteja Limitado a uma
Parte deste Século.
11
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Usinas de Energia Nuclear com Reatores Breeder
• Um Reator Tipo Breeder Coleta os
Subprodutos com Plutônio da Fissão e
os Utiliza em Novas Reações
Nucleares, Obtendo mais Energia do
Urânio Original do que a Fissão
Normal Sozinha.
• Requerem uma Separação Química
para Concentrar os Compostos de
Plutônio que Permitem uma Nova
Reação Nuclear em Usinas de Energia.
• Há Dúvidas se é Possível Obter um
Maior Rendimento Líquido de Energia
já que Operações com Robôs são
Necessárias Devido à Alta Toxicidade
Humana e Intensa Radiatividade dos
Resíduos Processados.
• Há Risco de Mau Uso do Plutônio na
Fabricação de Bombas Atômicas, Seja
por Países não Pertencentes ao
Tratado de Não Proliferação de
Armas Nucleares, Seja por
Terroristas.
• Embora Haja Plantas Pilotos em
Alguns Países, França, por Exemplo,
uma Análise Emergética do Processo
dos Breeders ainda não Foi Feita.
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Eletricidade da Fusão Atômica
• A EMERGIA Líquida da Fissão em
Reatores Operando a 5000ºC é
Apenas Moderado devido às Reações
muito Quente que Ocorrem nos
Reatores.
• As Reações de Fusão Chegam a 50
Milhões de ºC e as Entradas de
EMERGIA para Controlar, Conter,
Refrigerar e Dominar Energia com
Esta Intensidade, São Certamente
Muito Maiores do que para Fissão
Nuclear.
• Operações Experimentais Requerem
Entradas de EMERGIA de Longe
Enormemente Maiores do que para a
Fissão Nuclear no Mesmo Estágio.
• Por Estas Razões Parece Improvável
que a Fusão Nuclear Venha Gerar
Energia Elétrica com Rendimento
Líquido de EMERGIA na Terra.
• A Fusão tem Rendimento Líqudo de
EMERGIA no Sol e nas Estrelas, onde
a Gravidade é Suficiente para Conter
e Manter as Reações que Ocorrem.
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Usinas de Energia Fotovoltaica Solar
Concreto
Cobre
Asfalto
Aço
13.500
83.500
Joule Elétrico
Joule Solar
x 100 = 1,87%
Serviços
do
Ambiente
9,6
70.000
Usina de
Energia
Fotovoltaica
em Rede
13
Energia Solar
$
$
Energia
Elétrica
(1,8 x 10
sej/ano
Análise da Emergia de uma Instalação de Energia Solar Fotovoltaica em Austin no Texas.
Contribuições e Necessidades Anuais
Item
$
10
EMERGIA Líquida =
Serviços
13
J).( 2 x 10
= 36.000 x 10
36.000 x 10 13 J/ano
13
5
sej/J)
J/ano
= 0,43
83.500 x 10 13 J/ano
• Células Fotovoltaicas Têm Sido Intensamente Estudadas para
Gerar Eletricidade a Partir da Luz do Sol, mas o Aumento da
Eficiência Veio Acompanhado do Aumento dos Custos e dos
Requisitos de Energia.
• As Redes de Células ainda Não Apresentam Rendimento Líquido de
EMERGIA. Veja Exemplo Acima e a Tabela ao Lado. As Principais
Entradas são os Materiais e os Serviços Humanos Necessários.
• Se a Análise for Feita Usando Energia ao Invés de EMERGIA, os
Serviços Humanos são Muito Subestimados e Rendimentos Líquidos
Aparecem.
• Bens e Serviços Vêm Caindo Vagarosamente a Cada Ano, mas o
Limite Talvez Seja a Eficiência do Cloroplastro, as Células de
Energia Naturais.
• Comparações que Não Levam em Conta a Energia Consumida para
Manutenção, Crescimento e Reprodução das Plantas Têm Causada
Desinformação e Cem Anos de Pesquisa Fisiológica nas Plantas não
Tiveram Sucesso em Aumentar a Eficiência da Fotossíntese.
Dados e
Unidades
7 KWh
Emergia Solar
(x 10 15 sej)
Em$ *
(1991 US$)
Notas
1
0,0962
60
1
Projeto das Instalações
1,94 x 10 4 $
2,80 x 10
12
54,3
27.160
2
Custo de Materiais
1,63 x 10 4 $
2,80 x 10
12
45,6
22.820
3
Custo dos Coletores
5,68 x 10 $
2,80 x 10
12
159
79.520
4
Custo Administrativo
1,20 x 10 5 $
2,80 x 10
12
336
168.000
5
Operação e Manutenção
4,0 x 10 $
2,80 x 10
12
Concreto
2,67x 10
Transformidade
(sej/unidade)
4
4
2,23 x 10 3 lb
1,50 x 10 13
112
56.000
6
33,4
16.725
7
4,8
Aço Estrutural
1,16 x 10 lb
4,16 x 10
2.413
8
Edifíco em Aço
1,47 x 10 2 lb
4,16 x 10 11
0,06
30
9
Rebar
7,8 x 10 3 lb
4,16 x 10 11
3,24
1.622
10
1,2
11
749,7
374.951
12
360
180.000
13
4
Cabos de Cobre
26,7 lb
4,49 x 10
11
13
Entradas da Economia
(Total dos Itens 2 – 11)
Saída de Energia Elétrica
1,80 x 10 12 J
Rendimento da EMERGIA = (360 x 10
15
sej/ano)/(749,7 x 10
2,00 x 10
15
5
1,2
sej/ano) = 0,48
EMERGIA do Investimento = (749,7 x 10 15 sej/ano)/(0,096 x 10 15 sej/ano) = 7.809
* Fluxo de EMERGIA da coluna 5 dividido por 1,6 x 10 12 sej/$ para o dólar de 1991 nos Estados Unidos.
1 – 12 Baseado numa Entrevista com o Engenheiro de Obras para a Cidade de Austin, Texas.
1 (2,67 x 10 7 KWh/ano).(3,6 x 10 6 J/KWh) = 9,61 x 10 13 J/ano.
13 (5,0 x 10 5 KWh/ano).(3,6 x 10 6 J/KWh) = 1,8 x 10 12 J/ano.
Fonte: R. King, Comunicação Pessoal, 1991. Dados de King e Schmandt, 1991.
Análise de Emergia de uma Usina de Energia Fotovoltaica em Rede em Austin,
Texas, Usando os Dados da Tabela acima de King e Schmandt, 1991.
Energia Elétrica
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
• A Decisão de Construir uma Usina Depende da Avaliação de Alternativas em uma Janela Mais Ampla dos Sistemas no Tempo e no Espaço. Após a
Decisão, a Contabilidade Emergética Pode Determinar qual é a Melhor Localização para a Planta em Relação à Melhor Interação com o Ambiente.
• O Diagrama Genérico abaixo Serve para a Locação e Avaliação de Alternativas. Estabelecendo-se a Saída de EMERGIA, por Exemplo 1000 MW
de Energia Elétrica, o Melhor Sistema é o que Usa Outras Entradas de Bens e Serviços, Combustíveis, Materiais, Recursos do Ambiente de uma
Forma Mínima.
• Os Dispositivos que Geram Calor para Impulsionar a Economia Dependem de Grandes Diferenças de Temperatura entre as Fontes de Calor e o
Ambiente e não Conseguem Obter EMERGIA Líquida em Diferenças Baixas (Ex.: 7ºC). Consequentemente, Liberam Grande Quantidade de Energia
Dissipativa na Forma de Calor para o Ambiente.
• Enviar este Calor ao Ambiente e Manter os Dispositivos Frios Exige Métodos de Refrigeração, como Circulação de Águas de Lagos e Estuários, ou
de Reservatórios Especialmente Construídos, ou ainda Trocando Calor com o Ar em Torres de Resfriamento.
• O Grande Volume de Fluídos de Baixa Temperatura Descarregado no Ambiente Tem Energia Suficiente para Realizar Processos de Trabalho no
Ambiente. Os Dispositivos de Calor da Natureza Podem Usar Gradientes Baixos de Temperatura pois Servem-se da Própria Estrutura de Fluídos
para os Processos de Transformação. O Método de Refrigeração Afeta o Impacto Ambiental, os Custos Operacionais e a Locação da Planta.
F Combustíveis
G Bens e Serviços
Fontes do
Ambiente
Para
Outros
Usos
S
B (Estoque)
Sistemas
Ambientais
Resíduos
$
Usina de
Energia e
Sistema de
Resfriamento
$
E
Contribuição
do Ambiente
Economia
1.000 megawattsPrincipal
P Potência
$
Melhor Local com Mais Alta EMPOTÊNCIA: P + ΔB + ΔE - ΔG - ΔF - ΔS
Diagrama Genérico para Avaliação de Alternativas de Usinas de Energia
(modificado de Odum et al., 1983)
Localização de Plantas Industriais e seu Resfriamento
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
• A Avaliação Emergética É Utilizada para Selecionar o Método de Resfriamento para o Máximo Benefício Global. Comparação
Feita for Odum et al., 1977 entre Refrigeração com água Corrente de Estuário e Torres de Resfriamento da Usina de Energia
de Anclote no Crystal River, Flórida, Avaliada por Kemp et al., 1977, Mostrou que o Estabelecimento de uma Nova Condição
Tende a Causar Impacto Negativo no Ecosistema que Existia Anteriormente, mas Pode Estimular outro que se Adapte à Nova
Fonte de Energia, como Mostra o Diagrama Simplificado Abaixo.
• Águas Levemente Aquecidas São Contribuições Úteis ao Ambiente, mas como as Usinas de Crystal River Funcionam de Manaeira
Itermitente com Liberações Esporádicas, Somente os Pequenos Organismos Podem se Adaptar ao Regime Alternado de
Temperaturas e a Produtividade Bruta das Plantas nos Campos de Grama Próximos à Descarga foi Reduzida pela Metade. No
Entanto, a Substituição das Torres de Resfriamento Permite que a EMERGIA seja Canalizada para Outros Usos na Economia,
conforme Avaliação de Impacto Utilizando a Relação de Investimento Médio nos Estados Unidos.
• Construção de Torres de Resfriamento, quando se Considera a Larga Escala do Estuário e da Economia Foi uma Perda de
EMERGIA. Na Larga Escala das Plantas e da Economia Fora do Local, Há Mais Impacto Ambiental com as Torres do que sem.
Este Estudo Atrasou a Construção das Torres por uma Década, mas a Política Nacional para Construir as Torres sem se
Preocupar com o Benefício Geral Acabou Prevalecendo.
• Três Alternativas para Resfriamento de uma Usina Nuclear próxima a Chicago foram Avaliadas e a Análise Emergética Mostrou
que a Perda de Terra Produtiva com a Construção de um Lago era Maior que a EMERGIA da Perda dos Ecosistemas Aquáticos
se Fossem Utilizados os Lagos Existentes.
Efeitos
Positivos
Grama,
Alga e
Plâncton
Fontes do
Ambiente
Campos
Efeitos
Negativos
Calor
Dissipado
Estresse
Gramados Aquecidos
Natureza Positiva/Negativa do Impacto Ambiental: Exemplo e
Água Quente Liberada no Ecosistema do Estuário de Crystal
River na Flórida
Localização de Plantas Industriais e seu Resfriamento
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Alternativas
Bens
Serviços
Eletricidade
Água
1036
626
Reserva de
Gás Natural
410
4278
Perfuração
Processamento
Gás
Natural
4691
Reforming de
Hidrogênio
Vapor
Bens
Serviços
Eletricidade
Água
1926
1843
Carvão
83
4608
Usina de Energia
Combustível Fóssil
4691
Eletrólise
Energia
Elétrica
Bens
Serviços
Eletricidade
Água
891
808
Energia
Geopotencial
na Água
83
4608
Usina
Hidroelétrica
Eletrólise
4691
Energia
Elétrica
1024
83
4608
Fissão
Nuclear
Eletrólise
4691
Energia
Elétrica
Luz Solar
83
4608
Rede
Fotovoltaica
x 10
Eletrólise
Energia
Elétrica
15
Hidrogênio
Bens
Serviços
Eletricidade
Água
10788
10705
Hidrogênio
Bens
Serviços
Eletricidade
Água
1107
Combustível
Nuclear
Hidrogênio
Hidrogênio
4691
Hidrogênio
Rendimentos de EMERGIA
Gás Natural:
Conversão:
Processo Combinado:
Transformidade Solar:
6,8
11,4
4,5
76.300 sej/J
Transformidade: 160.000 sej/J
Carvão:
2,5
Processo Combinado:
2,4
Transformidade Solar: 204.000 sej/J
Transformidade: 85.437 sej/J
Energia Hidroelétrica:
5,7
Processo Combinado:
5,3
Transformidade Solar: 110.563 sej/J
Transformidade: 160.000 sej/J
Energia Hidroelétrica:
4,5
Processo Combinado:
4,2
Transformidade Solar: 203.956 sej/J
Processo Combinado:
0,43
Transformidade Solar: 69.000 sej/J
solar emjoules
• Combustíveis e Eletricidade Podem Ser Convertidos em Outras Formas através de uma Série de Transformações.
• Rotas Alternativas e Combinações de Processos Podem Ser Utilizadas: Uso da Eletricidade para Produzir Hidrogênio para Transporte, Seja por Combustão Direta, Seja para Motores Elétricos. Madeira Pode Ser Utilizada para
Produzir Eletricidade, Combustível Líquido, etc..
• Para Avaliar as Séries Alternativas, as Escolhas São Arranjadas em Séries de Diagramas de Energia e a Avaliação EMERGÉTICA é Feita para os Processos Combinados.
• Dentre as Alternativas Deve Ser Escolhida a Alternativa com Maior Rendimento Líquido de EMERGIA.A Figura ao Lado Mostra um Exemplo para Produção de Hidrogênio.
• O Quadro Foi Preparado Selecionando-se a Mesma Saída Arbitrária para Eletricidade e/ou Gás Hidrogênio, com os Dados Calculados dos Rendimentos de EMERGIA dos Processos Envolvidos.
Avaliando Séries de Transformação de Energia
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Avaliação Emergética de Medidas de Conservação de Energia
• Diversos Autores Chamam a Atenção para a Economia pelo Uso Mais Eficiente de Eletricidade e Combustíveis Devido a
Equipamentos e Procedimentos Mais Eficientes. Esta Economia é Usualmente Medida em Dinheiro, pois Sempre Há uma
Economia Líquida, Mesmo Tendo Custos mais Elevados para os Bens e Serviços Requeridos em Processos Mais Eficientes.
• Quando se Faz a Análise com EMERGIA, a Economia Líquida em Emdólares Encontrada Foi Muito Maior do que a Avaliação
em Dólares Somente. Isto é Devido à Grande EMERRIA Líquida de Combustíveis e Eletricidade, fazendo com que Qualquer
Economia nestes Recursos Contribua Mais do que o Aumento de EMERGIA nos Custos de Equipamentos e Serviços.
• Como o Livre Mercado não Maximiza os Benefícios à Sociedade como um Todo nestas Situações, Incentivos Especiais São
Necessários.
• Se por um Lado Medidas de Conservação Têm Benefício Líquido, uma Economia que Reduz sua EMERGIA Líquida Reduz
Também sua Habilidade de Competir Economicamente.
• A Aplicação de Taxas para Induzir Conservação de Energia só é Benéfico se Reduzir Desperdício e Luxúria. Se a Redução
Atinge Processos Produtivos é Prejudicial à Economia, com Efeito Negativo Proporcional à EMERGIA Líquida da Conservação
de Combustível. Por Exemplo, se a Fonte de Combustível tem um Rendimento Líquido de EMERGIA de 6, Qualquer Redução
no Uso Causa uma Redução de 6 Vezes na Produção de Empotência.
EMERGIA Líquida e Dióxido de Carbono Global
• Como o Consumo de Combustíveis Está Ocorrendo mais Rápido que a sua Produção pelo Ambiente, o Dióxido de Carbono Está
Aumentando e Afetando o Clima.
• Usando Combustíveis com os Mais Altos Rendimentos de EMERGIA, Gera-se Maior Contribuição de EMERGIA com Menor
Liberação de Dióxido de Carbono (Burnett, 1981).
• Embora a Biomassa Seja mais Renovável, seu Rendimento de EMERGIA é Menor que o de Combustíveis Fósseis e a Substituição
não Reduz a Liberação de Dióxido de Carbono.
8. Emergia Líquida de Combustíveis e Eletricidade
Sumário
 Apresentação de Procedimentos e Exemplos para Avaliação da
EMERGIA Líquida de Combustíveis e Eletricidade, Fontes
Primárias da Vitalidade Econômica e Desenvolvimento Urbano.
 Onde a Energia Disponível é Transformada em uma Série de
Processos, a EMERGIA Será Desperdiçada se Energia de Alta
Transformidade for Utilizada onde Baixa Transformidade for
Suficiente.
 EMERGIA de Biomassa Sustentável é Proporcional ao Tempo da
Transformação Produtiva da Energia. Entretanto, Sistemas
Renováveis com Ciclos de Produção Curto, não São Capazes de
Suportar a Concentração de Energia da Presente Civilização.
 Avaliações de EMERGIA Líquida Comparando os Atuais
Combustíveis e Eletricidade Foram Feitas com Propostas de
Fontes Alternativas de Energia.
 As Usinas de Fissão Nuclear Aumentaram sua Eficiência e
EMERGIA Líquida.
 Avaliações de Células Fotovoltaicas Solares Continuam a
Mostrar Nenhum Rendimento de EMERGIA.
Sumário