Energia renovável: o que é, fontes, vantagens e desvantagens

No contexto atual, onde a sustentabilidade e a preservação ambiental são pautas cada vez mais relevantes, compreender o conceito de energia renovável é fundamental.

As energias renováveis representam alternativas mais sustentáveis em comparação às fontes convencionais, como os combustíveis fósseis, que são finitos e poluentes.

Neste artigo, vamos explorar as diversas formas de energias renováveis, suas vantagens, desvantagens e os papéis que desempenham na matriz energética mundial e, em particular, na do Brasil.

O que é energia renovável?

As fontes de energias renováveis são aquelas que têm a capacidade de se renovar ou manter ciclos de produção sustentáveis. Afinal, a produção de energia não precisa depender exclusivamente de matérias-primas esgotáveis ou poluentes.

Existem diversas fontes de energias renováveis capazes de manter a produção de energia de forma estável, podendo até mesmo suprir o total de energia que uma nação necessita.

Entre as diferentes formas de produzir energia a partir de fontes renováveis estão a solar, a eólica, a hídrica, a biomassa, e geotérmica, as ondas e as marés.

Fontes renováveis x fontes não renováveis

As fontes renováveis, como a energia solar e eólica, têm a vantagem de serem inesgotáveis e menos prejudiciais ao meio ambiente, porém não produzem tanta energia quanto as fontes não renováveis.

Já as fontes não renováveis, como o petróleo e o carvão, são finitas e contribuem significativamente para a emissão de gases de efeito estufa, mas não dependem de fatores climáticos e naturais para funcionar. Por exemplo, uma usina sempre poderá ser utilizada. E é importante destacar que estes combustíveis produzem mais energia do que as fontes renováveis.

No entanto, as fontes de energia não renováveis foram responsáveis por aproximadamente 9 milhões de mortes em 2019, de acordo com o relatório da Comissão Lancet sobre Poluição e Saúde, publicado na revista científica The Lancet Planetary Health. Um aumento de 7% desde 2015 e mais de 66% desde o ano de 2000.

As usinas nucleares são um exemplo de fonte não renovável de produção massiva com baixa poluição, sendo menos poluentes até mesmo que a energia solar, pois as placas fotovoltaicas têm uma vida útil e não são recicláveis após esse período.

☢️ A questão principal da energia nuclear é o perigo que um acidente pode causar no seu entorno, sendo fatal para uma cidade inteira. Porém, das mais de 400 usinas nucleares que existem no mundo, só duas tiveram acidentes: Chernobyl e Fukushima.

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Os impactos dos combustíveis fósseis no planeta

Os combustíveis fósseis, ao serem queimados, liberam grandes quantidades de dióxido de carbono, contribuindo para o aquecimento global e as mudanças climáticas. Além disso, a exploração desses recursos pode causar danos ambientais, como poluição do ar e da água.

O dióxido de carbono também é responsável pelo agravamento de doenças respiratórias, ou seja, pessoas que vivem em grandes cidades ou em áreas industriais têm mais chances de desenvolverem sintomas graves de bronquite e asma, por exemplo.

Tipos de energias renováveis

As energias renováveis apresentam diversas formas, cada uma com suas características e potenciais de aproveitamento.

Energia solar

A geração da energia solar ocorre através da captação da energia eletromagnética proveniente dos raios solares e sua conversão em eletricidade. Essa tecnologia é valorizada por utilizar uma fonte limpa, renovável e inesgotável, que são os raios solares.

Existem três principais maneiras de aproveitar a energia solar:

• Fotovoltaica: utilizam-se placas fotovoltaicas para transformar a radiação solar diretamente em energia elétrica, que pode ser empregada de diversas maneiras;
• Térmica: a energia solar é utilizada para aquecer água e ambientes, sendo aplicável tanto em residências quanto em usinas termelétricas;
• Heliotérmica: Espelhos refletem a luz solar, concentrando-a em forma de calor em um receptor. Esse calor aciona um ciclo que produz energia elétrica, similar a uma usina termoelétrica.

Ao instalar sistemas de captação de energia solar, é possível não apenas utilizar essa energia, mas também enviar o excedente para a rede elétrica local. Dependendo da situação, o proprietário pode até receber um reembolso na sua conta de luz convencional pelo excesso de energia gerada.

Energia eólica

A energia eólica é produzida por meio de geradores que se assemelham a moinhos ou cata-ventos, utilizando o movimento das pás impulsionadas pelo vento para acionar o mecanismo interno (turbina) e gerar eletricidade, que é então distribuída na rede elétrica.

O uso dessa fonte de energia tem crescido nos últimos anos devido à capacidade de produzir energia sem emitir gases de efeito estufa ou outros poluentes atmosféricos.

Embora a energia eólica seja uma fonte eficiente e economicamente viável de produção de energia, ela enfrenta limitações relacionadas às condições climáticas e ao regime de ventos ao longo do ano.

Além disso, há desafios associados ao armazenamento da energia gerada pelo sistema eólico. Apesar de ser reconhecida como uma fonte de energia limpa e renovável, possui impactos ambientais negativos, como a morte de animais e a destruição de vegetação nativa.

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Energia hidrelétrica

A geração de energia hidrelétrica ocorre através da utilização do fluxo das águas fluviais para a produção de eletricidade. Simplificando, a água desce de uma elevação mais alta até atingir as turbinas com força, onde seu movimento cinético é transformado em energia elétrica.

Este tipo de geração de energia é a fonte limpa mais utilizada do mundo. No Brasil, a energia hidrelétrica desempenha um papel crucial, fornecendo aproximadamente 65% da demanda energética do país.

Além disso, é uma fonte significativa de energia renovável, não emite gases de efeito estufa e possui um custo de produção relativamente baixo. 

Contudo, é importante lembrar que, embora a produção em si não gere gases de efeito estufa, em certas situações, o desmatamento ou o represamento de água para a formação de reservatórios pode resultar na inundação de áreas, levando à liberação de gases e matéria orgânica durante a decomposição desses organismos.

As usinas hidrelétricas têm impactos ambientais significativos e apresentam desvantagens, como:

• elevados custos e investimentos necessários para a construção;
• inundação de áreas naturais;
• mudanças no regime hidrológico dos rios;
• inundação de áreas habitadas devido à falta de planejamento adequado.

Quando falamos sobre áreas habitadas nos referimos às cidades que podem ser inundadas, causando o deslocamento de muitas pessoas e a destruição de patrimônios e histórias que jamais serão recuperados.

E lembre-se: o potencial de geração de energia está diretamente ligado à disponibilidade de água e às características topográficas, sendo preferencial a instalação em áreas com declives acentuados.

🎥 O filme Narradores de Javé conta a história de uma pequena cidade que será submersa pelas águas de uma represa e pode servir como repertório sobre as desvantagens desse tipo de energia.

Biocombustíveis

A geração de energia biológica é primordialmente derivada da biomassa, que consiste no conjunto de organismos e energias aproveitáveis. Essa forma de energia utiliza como matéria-prima fontes não fósseis, como a cana-de-açúcar e a mamona.

Existem três categorias de combustíveis de biomassa empregados como fontes energéticas:

• Sólidos: incluem a madeira, o carvão vegetal e resíduos orgânicos de origem vegetal e animal;
• Líquidos: englobam o etanol, o biodiesel e outros líquidos derivados da conversão de material orgânico por meio de processos químicos ou biológicos;
• Gasosos: referem-se aos gases resultantes da transformação industrial ou natural de resíduos orgânicos, como o biogás e o metano coletados em áreas de aterros sanitários.

Os biocombustíveis, derivados de biomassa renovável, podem substituir parcial ou totalmente os combustíveis fósseis em motores de combustão ou na geração de energia.

O biogás, outro biocombustível, é resultado da decomposição anaeróbica de matéria orgânica por grupos específicos de bactérias. Esse processo vem ganhando popularidade em diversos países para o tratamento de resíduos sólidos orgânicos urbanos.

A produção de biogás pode ser uma alternativa eficaz para o tratamento de efluentes (esgoto), resíduos agropecuários e dejetos industriais. Os benefícios dessa produção incluem a diminuição de resíduos, geração de energia e captura de gases para evitar sua dispersão na atmosfera.

Energia geotérmica

A energia geotérmica utiliza o calor proveniente das camadas internas da crosta terrestre. Em certos locais, essas camadas mais quentes estão próximas à superfície, permitindo o aproveitamento desse calor para aquecer água e realizar um processo similar ao das usinas termonucleares.

No Brasil, de acordo com os estudos realizados até o momento, predominam baixas temperaturas na superfície do solo, limitando o aproveitamento da energia geotérmica, principalmente a usos diretos (como lazer e recreação) e com poucas aplicações industriais relatadas.

O principal desafio da energia geotérmica é o alto custo de instalação e manutenção, além do impacto ambiental decorrente de possíveis emissões de gases poluentes e da contaminação química dos solos em determinadas situações.

Maremotriz

A energia maremotriz, gerada pelas ondas do mar, aproveita o movimento das marés para produzir energia, incluindo a energia cinética das correntes marítimas e a energia potencial devido à diferença de altura entre as marés alta e baixa.

A captação dessa energia acontece por meio de usinas elétricas que operam com a ação das ondas. Para que a energia seja considerada renovável, é necessário que haja uma diferença mínima de 7 metros entre a maré alta e a maré baixa.

Na Europa, há pelo menos duas usinas maremotrizes, uma na França e outra na Rússia.

A energia das ondas pode ser captada tanto em águas profundas quanto em águas rasas e é composta por módulos que incluem um flutuador, um braço mecânico e uma bomba conectada a um circuito de água doce.

Conforme as ondas passam, os flutuadores movimentam-se, acionando as bombas hidráulicas e fazendo a água doce circular em alta pressão.

As principais vantagens dessa fonte de energia incluem sua natureza renovável, baixos riscos ambientais e a abundância de água do mar. Por outro lado, as desvantagens englobam os altos custos de instalação e manutenção, além do desafio de projetar usinas resistentes a tempestades e sensíveis ao movimento das marés.

Hidrogênio

O hidrogênio é considerado uma fonte secundária de energia, pois precisa ser produzido e não é naturalmente reposto pelo ambiente.

Existem diversas técnicas de produção de hidrogênio, conhecidas como "rotas tecnológicas", que utilizam diferentes matérias-primas e fontes de energia.

Atualmente, o gás natural e o carvão mineral, ambos combustíveis fósseis, são as principais matérias-primas empregadas. No entanto, há várias pesquisas e iniciativas em andamento para desenvolver outras rotas de produção baseadas em fontes renováveis.

Vantagens e desvantagens da energia renovável

As fontes de energia renováveis possuem diversas vantagens e desvantagens. Vamos conhecer as principais:

Vantagens das energias renováveis:

• Baixa poluição: poluem muito menos que as não renováveis, com exceção talvez da energia nuclear.
  
• Independência de matéria prima: as energias renováveis não dependem de uma matéria-prima de difícil acesso ou que precise ser importada, como é o caso dos combustíveis fósseis e da energia nuclear.
  
• Risco baixo: diferente da exploração de combustíveis fósseis ou até mesmo da utilização de usinas nucleares, apresentam um risco muito baixo de catástrofes como ocorreu em Chernobyl e Fukushima, ou a explosão da plataforma de petróleo nos Estados Unidos.

Desvantagens das energias renováveis:

• Danos ao ecossistema: apesar de serem energias “limpas”, as energias renováveis causam danos ao meio ambiente. Temos três principais exemplos:
  • parques eólicos, que afetam a trajetória das aves e, em alguns casos, a morte desses animais;
  • parques solares, que tornam uma área inabitável para animais e acabam afetando aves por conta do calor gerado nesta área de reflexão solar;
  • inundação de florestas causadas pelas hidrelétricas.
    
• Desmatamentos: essa desvantagem está relacionada aos biocombustíveis. Como são originários de produtos agrícolas (cana-de-açúcar e mamona), dependem de uma grande área para a sua produção. Logo, acabam causando o desmatamento. Se os biocombustíveis forem amplamente usados, as áreas devastadas aumentarão consideravelmente.
  
• Baixa eficiência: as energias renováveis são mais recentes que as não renováveis. Isso significa que ainda não chegamos no ápice de sua eficiência, principalmente quando falamos da energia eólica e solar, que demandam uma maior área para produzir a mesma quantidade de energia que uma pequena termelétrica produz.

Dados sobre o uso de energia renovável no Brasil

O Brasil é um dos países que mais utiliza energias renováveis no mundo, tendo como sua matriz principal as hidrelétricas. Para falarmos sobre a energia no Brasil é importante separar estes dois conceitos:

• Matriz energética: conjunto de fontes de energia utilizadas para atividades do dia a dia, como movimentar carros, cozinhar alimentos e para gerar eletricidade;
• Matriz elétrica: Conjunto de fontes utilizadas apenas para a geração de energia elétrica.

Ou seja, a matriz elétrica está inserida na matriz energética. A matriz energética abrange todos os usos de energia, enquanto a elétrica só contabiliza a geração de energia elétrica.

Matriz energética global e nacional

Fontes de energia renováveis, como a solar, eólica e geotérmica, representam conjuntamente apenas 2,7% da matriz energética global, como mostrado no itens "Outros" no gráfico abaixo.

Incluindo a contribuição da energia hidráulica e da biomassa, as fontes renováveis compõem aproximadamente 15% do total da matriz energética mundial.

A matriz energética do Brasil apresenta uma composição distinta da observada globalmente. No Brasil, há uma maior utilização de fontes renováveis em comparação com o restante do mundo.

Ao somar lenha e carvão vegetal, energia hidráulica, derivados de cana-de-açúcar, energia eólica, solar e outras fontes renováveis, as energias renováveis correspondem a 47,4% da matriz energética nacional, representando quase metade do total. Observe o gráfico abaixo:

Matriz elétrica global e nacional

A produção mundial de eletricidade depende, em grande parte, do uso de termelétricas que utilizam combustíveis fósseis, como carvão e gás natural. É possível observar isso no gráfico na matriz elétrica mundial:

Já a composição da eletricidade no Brasil é ainda mais sustentável que a matriz energética geral, devido à predominância de usinas hidrelétricas na geração de eletricidade.

Além disso, a energia eólica tem apresentado um crescimento significativo, garantindo que a matriz elétrica brasileira permaneça majoritariamente renovável. É possível observar isso no gráfico a seguir:

Dificuldades da adoção de energia renovável

O Brasil é um expoente nas energias renováveis, ficando atrás apenas da Noruega na geração limpa de energia. De toda a energia elétrica utilizada pelo país europeu, 98,5% provêm de fontes limpas. O Brasil está logo atrás com 84,8% de sua energia sendo gerada por fontes renováveis.

Porém, nem todos os países conseguem fazer uma transição fácil para as energias limpas. As principais dificuldades desses países são:

• Financeira: as energias renováveis demandam uma pesquisa em tecnologia e um custo de instalação mais alto que as termelétricas, e muitas vezes são menos eficientes;
• Climática: em países em que o sol não está presente no inverno ou os ventos não são constantes, não é viável instalar parques eólicos e painéis solares, por exemplo;
• Geomorfológica: para uma boa utilização de uma hidrelétrica ou geotérmica, é necessário ter rios com alta declividade no caso das hidrelétricas e encontros de placas tectônicas no caso das geotérmicas;
• Acesso ao mar: no caso da energia maremotriz, é necessário ter acesso ao mar. Sem isso, não é possível instalar este tipo de usina.

Resumo: energia renovável

Confira um resumo dos principais tópicos sobre energias renováveis:

• As fontes de energias renováveis são aquelas que têm a capacidade de se renovar ou manter ciclos de produção sustentáveis;
• As fontes de energia renováveis são solar, eólica, hidrelétrica, biocombustíveis, geotérmica e maremotriz;
• Elas poluem muito menos que as fontes não renováveis, agredindo menos o meio ambiente e os seres humanos;
• As fontes de energia renováveis são mais novas e, por isso, demandam mais pesquisas, sendo hoje menos eficientes e mais caras do que as fontes de energia não renováveis;
• A fonte de energia renovável mais eficiente e utilizada no mundo, atualmente, é a hidrelétrica;
• Após instaladas, essas fontes têm um baixo custo de produção.

Como as energias renováveis caem no Enem e vestibulares

As fontes de energia aparecem pouco no Enem e nos principais vestibulares do país quando o assunto é Geografia, mas ainda estão no Top 20 da disciplina. No entanto, costumam surgir como pretexto para questões de outros assuntos, então é importante ficar atento em como elas funcionam!

Abaixo separamos algumas questões do Enem e vestibulares para você treinar seus conhecimentos.

Exemplo de questão de energia renovável no Enem

(Enem 2022)

PEREIRA, E. B. et al. Atlas brasileiro de energia solar. São José dos Campos: Inpe, 2006

Uma característica regional que justifica o maior potencial anual médio para o aproveitamento da energia solar é a reduzida

a) declividade do relevo.

b) extensão longitudinal.

c) nebulosidade atmosférica.

d) irregularidade pluviométrica.

e) influência da continentalidade.

Resposta: [C]
Áreas com menor nebulosidade favorecem a geração de energia solar, pois há menos obstrução à radiação solar. As outras alternativas são incorretas porque:
A: a declividade do terreno não influencia na radiação solar.
B: a longitude não tem impacto sobre a radiação solar.
D: uma maior irregularidade pluviométrica indica um clima mais seco, que favorece o aproveitamento da radiação solar.
E: a continentalidade não afeta diretamente a radiação solar.

Exemplo de questão de energia renovável nos vestibulares

(Famerp 2021) Examine o mapa.

Considerando a matriz elétrica brasileira, os tipos de energias designados pelos contornos roxo e verde indicados na legenda são, respectivamente,

a) nuclear e hidráulica.

b) eólica e solar.

c) nuclear e solar.

d) hidráulica e eólica.

e) solar e térmica.

Resposta: [C]
As usinas nucleares Angra I e Angra II estão localizadas no município de Angra dos Reis, no litoral sul do estado do Rio de Janeiro, contribuindo significativamente para a produção de energia nuclear na região fluminense.

Nos últimos anos, houve um aumento nos investimentos em energia solar, especialmente em estados semiáridos que possuem alta insolação e potencial para a instalação de usinas fotovoltaicas. Além disso, Minas Gerais tem uma tradição estabelecida na instalação de painéis solares.

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