Weizmann Institute’s Alternative Sustainable Energy Research Initiative
http://www.weizmann.ac.il/AERI/
Presentations are at http://www.weizmann.ac.il/AERI/presentations.html
ENERGIA
O Desafio Global
Weizmann Institute’s Alternative Sustainable Energy Research Initiative
http://www.weizmann.ac.il/AERI/
Presentations are at http://www.weizmann.ac.il/AERI/presentations.html
ENERGIA
O Desafio Global
Viver a vida a que aspiramos, de forma
sustentável, é um desafio sem predecentes
Por quê?
Três Razões:
-a- A Energia define o accesso à maioria dos outros
recursos
Os maiores desafios da humanidade*
E N E R G IA  sustentabilidade de recursos
ÁGUA 
( energia)
MEIO-AMBIENTE
( energia)
COMIDA
( energia)
SAÚDE/DOENÇAS
(  energia)
POBREZA
(~ energia)
EDUCAÇÃO, SEGURANÇA
P O P U L A Ç Ã O  ( ~ energia barata)
Credits/sources: many slides or parts of them came from (websites of): IEA, USDOE BES, NREL, N.
Lewis (Caltech), P. Alivisatos, S. Chu (UCB /LBL), A. Nozik, S. Kurtz, D. Ginley (NREL), J. Karni,
I.
Lubomirsky, I. Maron, G. Hodes (WIS), A. Zaban (BIU), L. Bronicki (Ormat), Y. Lou (CWRU) , G.
Crabtree, * after the late R. Smalley (Rice U)
-a- A Energia define o accesso à maioria dos
outros recursos
clima
água
energia
alimento
O que é energia?
Energia (Trabalho): kWh
(sua conta de luz!)
Potência kW
(consumo por pessoa)
kW/person
~ 0.7
India
(2008 data)
~ 1.8
Brasil
~ 2.1
China
~ 2.4
média mundial*
~ 4.7
Europa Ocid.
~10
EUA
* para prod.de alimentos: 0.14 é a média mundial
Ela está acabando?
(Energia se conserva, E=mc2; --> energia nuclear!)
Não exatamente…. A questão é mais: de
QUAIS tipos de energia nós precisamos,
QUANDO e ONDE?
(É necessária energia para transformar energia “tipo A” em
energia “tipo B”)
Demanda de Energia Mundial Total
em 2010: ~14.5 TW; em 2050: ~28 – 40 ?? TW
Usina de Itaipu, Capacidade de prod.12.5 GWe
1 TW = 1000 GW
1 GW = 1000 MW
1 MW = 1000 kW
Estimativas de 2009
(%)
---------------E.U.A
~ 19
U.E
~ 14
FSU
~ 10
Brasil
~ 2.2
Sudeste Asia ~ 25
China
~ 16
Japão ~ 5
India ~ 5
Israel
~ 0.2
Demanda de Energia Mundial Total
em 2010: ~14.5 TW; em 2050: ~28 – 40 ?? TW
1 TW = 1,000,000,000,000 W
1 GW =
1,000,000,000 W
1 MW =
1,000,000 W
1 kW =
1,000 W
(Brasil ~ 0.35 TW)
(Itaipu ~ 12.5 GWe)
(potência para 1000 EUA residências)
(1 aparelho de ar condicionado)
Recarregador de celular ~ 5 We
TV ou Laptop, PC
~
20We
Geladeira + freezer ~
40We
Lavadoura de roupas ~ 500We
-b- Será que podemos depender tanto dos
combustíveis fósseis?
5
> 80% da
energia mundial
vem de
combustíveis
fósseis
4
3
TW
2
1 TW = 1000 GW
1 GW = 1000 MW
1 MW = 1000 kW
1
Pe
tr
óle
o
gás
carvão
for 2010
Renováveis
Biomassa
Hidro
Nuclear
Outro
0
Fontes de energia mundiais por Tipo
ENERGIA: J, Wsec; BTU
POTÊNCIA : W = J/sec
-b- Será que podemos depender tanto dos
combustíveis fósseis?
Mas..
O petróleo vai acabar….
Claro, em algum ponto ele vai acabar,
e, sim,
O petróleo limpo e barato está acabando
mas…
Será que a gente
realmente sabe?
Reservas de Petróleo de acordo
com vários países
E confiar nas companias petrolíferas não é lá muito melhor…
From S. Kurtz, NREL;
Source: EIA (Energy Information Administration)
-b- Será que podemos depender tanto dos
combustíveis fósseis?
Reservas de Energia e Recursos
Ultimate
Reservas
Recursos
(em número de anos de consumo anual igual a 2000
Petróleo
Gás
≥ 40
≥ 70
≥ 50
≥ 200
constante independente de tempo: ~30-50 anos de petróleo
Mas lembre-se:
“a Idade da Pedra não acabou por falta de
pedras”
Sheik Ahmed Zaki Yamani, Ministro do Petróleo Saudita, 1962-1986
-b- Será que podemos depender tanto dos
combustíveis fósseis?
“Reservas” de Energia e Recursos
Possíveis
Reservas
Recursos
(em número de anos de consumo anual igual ao de 2000)
Petróleo
Gás
Carvão
≥ 40
≥ 70
~ 100
≥ 50
≥ 200
~ 400
Então… o carvão resolve os problemas…. e …
-b- Será que podemos depender tanto dos
combustíveis fósseis?
carvão  aquecimento global
-b- Será que podemos depender tanto dos
combustíveis fósseis?
Se por um lado nem todo mundo
concorda que
carvão aquecimento global
Poucos contestam o fato de que
NÓS poluímos
nossa ÁGUA, nosso AR e o Planeta.
Então..…existem outras alternativas?
A opção “lógica”:
Energia Nuclear
Por quê?
-c- Até hoje, novas fontes de energia sempre
forneceram mais energia no mesmo peso e volume que
as anteriores
Fontes de energia através dos tempos*
* “Mundo ocidental”
E existem outras alternativas?
• Nuclear
• “Lunar” (gravitacional)
Existem outras alternativas?
• Nuclear: aqui e longe
(incl. geotérmica, solar)
 Fontes de energia renováveis
* SOLAR (incl. éolica, hidrelétrica,
biocombustível)
* Geotérmica; marés*, correntes oceânicas/
ondas*
* “Lunar”
Energia Renovável no Planeta
Biomassa
Eólica
vermelho: existe e sabemos como obter
roxo: usada atualmente
Incl. toda a terra ainda não cultivada→ ~5 TW (H2O?) 1.9 TW
(0.2 TW sustentável)
~3-8 TW
0.24 TWp
Hidrelétrica
1.5 TW
0. 8 TW
Mas.…
armazenamento
(outra) solar
1.2x105 TW
~ 100s TW (x 0.110s TW)
0.22 TWp
Geotérmica
~1 TW
~ 0.03 TW
USINAS SOLARES HOJE
Maior usina células solares do mundo(2009)
0.2 GWp ( ~40 MWc) usina em Golmud, PRChina
03/’12 Potência
fotovoltaica global
instalada~0.07 TWp
Meta da China>2012
≥ 0.002
TW(S.
Nellis AFB
Nevada)
p/ano
30 TWp (~ 6 TWC)
exigirão 1 usina como essa,
Por HORA, pelos próximos
~ 20 anos
Energia Eólica
EÓLICA
ACUMULADA 10/11
~ 0.24 TWp
~ 0.08 TWc
Parque eólico
Offshore
Energia
BIOCOMBUSTÍVEL:
Eólicaprodução 2010
~ 0.1 TW
with 50 x
 5 TW
Maior parque eólico do mundo:
EÓLICA
Roscoe Wind Texas, 0.78 GWp
ACUMULADA 10/11
Para se conseguir 10 TWc
p
5 /~
por0.24
dia porTW
22 anos
~ 0.08 TWc
Meta da China:~0.05 TWcem10
anos
Parque eólico
Offshore
10 TW eletricidade a partir de CARVÃO ?
Capacidade de geração de eletricidade do Brasil: ~ 0.1 TW
Capacidade de geração de eletricidade de Israel: ~
(0.5 kW/capita)
0.012 TW (1.6 kW/capita)
Plano de crescimento elétrico da China: 0.1 TW/ano ……
Por isso, “se você quiser,
não será um sonho”
Uma usina como essa,
todos os dias,
pelos próximos…
11 anos
Então, o que devemos / podemos fazer no:
Curto prazo (< 2020)
Evoluções em tecnologia e engenharia:
e reciclar, reutilizar, reduzir,
ou seja, conservar !!
Médio prazo (até 2030-2050):
desenvolvimento da ciência aplicada e engenharia
+ Evoluções na ciência básica
A longo prazo(> 2040):
estimular REVOLUÇÕES na ciência….
Para fornecer a Energia Alternativa necessária
nós (cientistas) precisamos fazer Pesquisa Fundamental
para realizar aquilo que hoje são sonhos, como por exemplo:
• Fotossíntese Artificial Eficiente, Viável Economicamente
• Células Solares Baratas e Eficientes: tinta solar ;
ótica inteligente?
• Fotossíntese Natural Inteligente: engenharia genética
biologia sintética…… ?
•
•
“Se VOCÊ quiser,
não será um sonho”
Vídeo conferências em 3-D (Holographic)
Hélice de turbina eólica “Memory-shape”
•
Energia Nuclear (Mais) Segura e (Mais) Limpa!
e…..
•
Onde quer que a curiosidade e a criatividade nos
levarem!!!
Presentes de Deus para a humanidade
Presentes de Deus para a humanidade
Presentes de Deus para a humanidade
Weizmann Institute’s
Alternative, Sustainable Energy Research Initiative
Energia: esse é O Desafio Global
Vencê-lo requer que todos nós trabalhemos juntos!
Vencer o DESAFIO (TW) DA ENERGIA
poderá ser o avanço mais importante da humanindade
mas….
Para isso nós precisamos começar…
Weizmann Institute’s Alternative Sustainable Energy Research Initiative
http://www.weizmann.ac.il/AERI/
Presentations are at http://www.weizmann.ac.il/AERI/presentations.html
AGORA
fin
Possibilidades em Engenharia Botânica-Agrícola
e
ALGAS
ALGAS
Células Solares, como elas funcionam?
Luz
Absorvida no Semicondutor
e
e e
e e
e
As células solares
são como um
“escorregador” de
elétrons
Corrente Elétrica
e
e
e
e
e
e
ALGAS