Energia termoelétrica

Energia termoelétrica é a eletricidade obtida por meio da conversão de energia térmica em energia elétrica. Esse processo acontece dentro das usinas termoelétricas e tem início com a queima de um determinado material, como combustíveis fósseis ou biomassa, para a obtenção de calor. O calor aquece a água presente em uma caldeira, transformando-a no vapor que move as turbinas para o acionamento dos geradores.

É muito viável em áreas onde há escassez de outras fontes, além da flexibilidade quanto à localização das usinas. Apesar disso, o processo de geração de energia emite gases poluentes da atmosfera, além de seu custo ainda ser bastante elevado.

Leia também: Energia eólica — a eletricidade gerada pela força do vento

Resumo sobre energia termoelétrica

• Energia termoelétrica é a eletricidade obtida pela conversão da energia térmica em elétrica.

• As unidades onde ocorre a produção de energia termoelétrica recebem o nome de usinas termoelétricas ou usinas térmicas.

• O calor pode ser obtido por meio da queima de combustíveis fósseis, de biomassa e até mesmo de materiais radioativos, no caso da energia nuclear.

• A queima desses materiais ocorre com o aquecimento de uma caldeira de água, produzindo vapor. O vapor é responsável pela movimentação das turbinas, que acionam os geradores de eletricidade.

• As usinas termoelétricas podem ser instaladas em qualquer lugar e em pouco tempo. Elas são uma boa alternativa em áreas desprovidas de outras fontes.

• A geração de termoeletricidade, em contrapartida, demanda uma grande quantidade de água e emite gases de efeito estufa na atmosfera.

• Existem mais de três mil usinas termoelétricas em operação no Brasil.

O que é energia termoelétrica?

Energia termoelétrica, que pode ser chamada também de termelétrica, é a eletricidade gerada por meio da obtenção de calor de uma determinada fonte. Esse calor em geral é proveniente da queima de combustíveis fósseis, como carvão mineral, gás natural ou derivados do petróleo. As unidades geradoras desse tipo específico de energia recebem o nome de usinas termoelétricas ou usinas térmicas.

É importante ressaltar que outros materiais podem ser utilizados para obtenção do calor e geração de eletricidade, como é o caso da biomassa, uma das principais fontes alternativas de energia que auxiliam na redução dos impactos ambientais em comparação com a geração de energia termoelétrica advinda dos combustíveis fósseis.

Como é a produção de energia termoelétrica?

A fonte de calor e a água são os dois elementos principais para a geração de energia termoelétrica. Tudo tem início com a queima do combustível para geração de calor. Esse calor promovido na etapa inicial causa o aquecimento de uma caldeira com água líquida, que gradativamente é convertida em vapor d’água.

O vapor advindo do aquecimento da água aciona turbinas que, por sua vez, movimentam os geradores que fazem a conversão da energia cinética em energia elétrica. Por fim, a energia elétrica é direcionada para as torres de transmissão, a partir das quais é distribuída até chegar no seu consumidor final.

Após a conversão, o vapor d’água é direcionado para um condensador, dispositivo onde a água retorna para o estado líquido e, mediante o auxílio de uma bomba, é conduzida novamente à caldeira.

Quais as vantagens da energia termoelétrica?

A energia termoelétrica consiste em uma importante forma de geração de eletricidade em áreas desprovidas de outras fontes, como ventos, marés e até mesmo água, seja em função das condições climáticas, seja devido à ausência de rios com potencial hidrelétrico. Em países como o Brasil, por exemplo, algumas das fontes utilizadas nas termoelétricas são encontradas em abundância, como é o caso do carvão mineral, reduzindo assim os custos de geração.

Outra vantagem associada a essa forma de geração de energia diz respeito às suas usinas. Quando alimentadas por combustíveis fósseis e biomassa, não existe restrição quanto ao local de instalação das usinas, o que facilita o seu abastecimento e transmissão e diminui a perda energética nesse processo. O tempo de instalação das usinas termoelétricas é curto. Além disso, a produtividade delas é elevada.

Quais as desvantagens da energia termoelétrica?

Os combustíveis fósseis são as principais fontes utilizadas para a geração de energia termoelétrica. Como sabemos, eles não constituem fontes renováveis de energia, isto é, não estão disponíveis infinitamente na natureza. Além disso, a queima desse tipo de material não renovável leva à emissão de gases poluentes na atmosfera, como o gás carbônico, tornando-se prejudicial para o meio ambiente tanto a curto quanto a longo prazo.

As usinas termoelétricas usam grande quantidade de água em suas instalações, fato que deve ser levado em consideração especialmente em áreas onde esse recurso natural é escasso. Outro aspecto que torna desvantajoso o uso das termoelétricas em comparação a outras fontes de energia diz respeito ao seu elevado custo de instalação e ao preço com que essa eletricidade chega até o seu consumidor final, que acaba sendo maior comparativamente às suas alternativas.

Saiba mais: Energia das marés — a eletricidade gerada por meio do desnível da água do mar provocado pelas marés

Energia termoelétrica e sua relação com o meio ambiente

A geração de energia termoelétrica se dá, em sua maioria, mediante a utilização de materiais não renováveis, como os combustíveis fósseis, e/ou que oferecem grande risco ao meio ambiente, como é o caso dos materiais nucleares (ou radioativos).

A queima do gás natural, do carvão mineral e dos derivados do petróleo causa a emissão de gases na atmosfera, como monóxido e dióxido de carbono e óxidos de nitrogênio, ocasionando a poluição do ar, que, por sua vez, gera consequências de pequeno, médio e longo prazo. Uma delas é a ocorrência da chuva ácida, que prejudica desde estruturas físicas até a qualidade da água de rios e mananciais. A emissão dos poluentes contribui ainda para a intensificação do efeito estufa, que provoca o agravamento das mudanças climáticas.

Em algumas usinas termoelétricas, parte da água aquecida é devolvida aos cursos d’água mais próximos. A alteração da temperatura da água devolvida é prejudicial para a fauna e flora da região que tem esses corpos d’água como o seu habitat.

O emprego da biomassa nas usinas termelétricas ajuda na redução dos impactos ao meio ambiente, uma vez que se trata de uma fonte renovável de energia, embora ainda haja a emissão de poluentes no momento da sua queima.

Energia termoelétrica no Brasil

A energia termelétrica é a segunda mais utilizada no Brasil, de acordo com dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Ela representa quase um quarto da potência energética do território nacional, que é gerada por mais de três mil usinas hidrelétricas. A região Sudeste, especialmente o estado de São Paulo, concentra a maior parte dessas unidades, mas elas estão distribuídas por todo o país.

Atualmente, a maior termoelétrica brasileira é a Usina Termoelétrica Porto de Sergipe I, que fica no litoral sergipano, na região Nordeste do país. Ela é movida a gás natural, seguindo o padrão das termoelétricas brasileiras que utilizam, além dessa fonte, derivados de petróleo, como o óleo diesel.

As usinas termoelétricas são acionadas em momentos de crise hídrica, que ocasionam a redução no nível dos reservatórios de água que abastecem as usinas hidrelétricas, para complementar a geração de energia e, assim, suprir a demanda do território nacional.

Usinas termoelétricas

As usinas termoelétricas, representadas pela sigla UTE, são as instalações onde ocorre a geração da energia termoelétrica. Esse processo acontece por meio do calor obtido de uma determinada fonte, que pode ser desde combustíveis fósseis e biomassa até materiais radioativos, como o urânio. Nesse último caso, as usinas recebem o nome de usinas nucleares.

Essas unidades têm em comum a presença de uma caldeira, onde fica a água que é aquecida para a geração de energia térmica, e de turbinas e geradores, onde acontece a conversão da energia térmica em energia cinética e, então, em energia elétrica. Elas dispõem também de condensadores, que diminuem a temperatura da água e geram a mudança de estado físico do vapor de volta para o líquido. As usinas termoelétricas são bastante produtivas, mas, assim como as demais formas de produção de energia, apresentam desvantagens.

Confira nosso podcast: Como funcionam as usinas nucleares?

Exercícios resolvidos sobre energia termoelétrica

Questão 1

(Enem) A usina termelétrica a carvão é um dos tipos de unidades geradoras de energia elétrica no Brasil. Essas usinas transformam a energia contida no combustível (carvão mineral) em energia elétrica. Em que sequência ocorrem os processos para realizar essa transformação?

A) A usina transforma diretamente toda a energia química contida no carvão em energia elétrica, usando reações de fissão em uma célula combustível.

B) A usina queima o carvão, produzindo energia térmica, que é transformada em energia elétrica por dispositivos denominados transformadores.

C) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para transformar água em vapor. A energia contida no vapor é transformada em energia mecânica na turbina e, então, transformada em energia elétrica no gerador.

D) A queima do carvão produz energia térmica, que é transformada em energia potencial na torre da usina. Essa energia é então transformada em energia elétrica nas células eletrolíticas.

E) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para aquecer água, transformando-se novamente em energia química, quando a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio, gerando energia elétrica.

Resolução:

Alternativa C

As usinas movidas a carvão obtêm energia térmica com a queima desse material. O calor gerado aquece a água até que ela se transforme em vapor, que promove a movimentação das turbinas. Esse movimento das turbinas aciona o gerador, dispositivo que converte a energia mecânica em elétrica.

Questão 2

(UPE) Analise o texto a seguir:

Para evitar crise, o Brasil precisa diversificar a matriz energética As termoelétricas são acionadas sempre que o setor hidroelétrico — responsável por 63% da energia gerada no país — ameaça não dar conta da demanda de consumo. Segundo especialistas, em curto prazo, nenhuma outra fonte de energia renovável será capaz de suprir as atuais necessidades do sistema, mas, para os próximos anos, é preciso investir em alternativas.

Revista Carta Capital, 06 fev. 2014.

Sobre as usinas termoelétricas referidas no texto, analise as afirmativas a seguir:

1. O seu uso prolongado provoca a emissão de toneladas de gás carbônico na atmosfera.

2. Atualmente, o parque térmico brasileiro possui várias usinas movidas a gás natural, óleo diesel e carvão mineral.

3. A energia térmica é considerada uma matriz limpa, pois o uso do gás natural permite amenizar os efeitos poluentes das energias fósseis de outras matrizes energéticas.

4. As instalações industriais termoelétricas utilizam para a geração de energia a queima de combustíveis renováveis e não renováveis.

Está CORRETO o que se afirma em:

A) 1, apenas.

B) 3 e 4, apenas.

C) 1 e 2, apenas.

D) 1, 2 e 4, apenas.

E) 1, 2, 3 e 4.

Resolução:

Alternativa D

Somente está incorreta a afirmação 3, já que a energia térmica não pode ser considerada uma matriz limpa. A geração de termoeletricidade emite gases poluentes na atmosfera, além de envolver fontes não renováveis, como os combustíveis fósseis. É importante notar que as usinas termoelétricas também fazem uso de fontes renováveis, a exemplo da biomassa.

Por Paloma Guitarrara
Professora de Geografia