O problema climático número um: energia limpa

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Adivinhe! Qual é a porcentagem das emissões globais de gases de efeito estufa que provém da geração de energia (incluindo eletricidade, combustível e aquecimento)?


A percentagem de energia nas emissões globais

Quase tudo o que fazemos hoje em dia requer grandes quantidades de energia.

Exemplos de coisas que precisam de energia

Poderíamos apenas reduzir o uso?

Há uma correlação entre o nível de desenvolvimento de um país e a quantidade de energia usada por cada cidadão.

Correlação entre energia e desenvolvimento

Observa-se que, a partir de aproximadamente 5 000 kWh por pessoa, o progresso das melhorias diminui. Em outras palavras, se cada indivíduo consumir mais de 5 000 kWh, não há contribuição significativa para o desenvolvimento de um país. No entanto, muitos dos países que consomem menos de 5 000 kWh por pessoa ainda estão em desenvolvimento e, frequentemente, não possuem sistemas de saúde e educação de qualidade. Em um mundo ideal, todos os países fariam um uso eficiente de energia: desenvolvidos, mas sem utilizar mais energia do que o necessário.

Se todos no planeta usassem as mesmas quantidades de energia que um cidadão estadunidense comum, quanto seria consumido?


Consumo de energia por pessoa

Muitas das coisas que os estadunidenses e os europeus podem presumir normais (infraestrutura de qualidade, fornecimento confiável de eletricidade etc.) são inviáveis na África Subsaariana e em partes do sudeste asiático devido à deficiência energética nesses locais.

Qual é o problema?

Apesar de a energia ser aparentemente importante para o desenvolvimento, a maior parte da energia que consumimos é produzida de maneira danosa ao meio ambiente.

Fontes primárias de energia

Esse gráfico mostra de onde extraímos nossa energia. Infelizmente, 84,7% é proveniente de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural). Isso é um agravante às mudanças climáticas, pois a queima de combustíveis fósseis libera CO₂, um gás de efeito estufa.

Carvão, petróleo e gás natural liberam quantidades muito superiores de CO₂ por unidade de energia gerada do que outras fontes de energia, como nuclear, eólica, solar ou hidrelétrica.

Além disso, combustíveis fósseis também causam muito mais mortes do que outras fontes de energia, por conta da poluição do ar.

Quais fontes de energia causam mais mortes por unidade de energia produzida?


Vamos analisar os números (falaremos mais sobre suas causas nos capítulos posteriores):

Taxa de mortalidade e emissões de gases de efeito estufa por TWh de energia

A sociedade usa energia em todos os lugares: desde eletricidade, combustíveis para transporte e aquecimento até a produção e manufatura de aço.

Este curso é sobre como podemos encontrar substitutos para os combustíveis fósseis em cada um desses setores a fim de reduzirmos as emissões de gases de efeito estufa. Será uma longa jornada, mas vamos começar pela questão mais fundamental:

O que é energia?

Humanos obtêm sua energia dos alimentos, mas a energia está em todos os lugares, em formas diferentes. Essencialmente, a energia nunca é destruída ou criada, ela é apenas convertida de uma forma para outra.

As formas de energia se encaixam em duas subcategorias:

  • Energia cinética: A energia do movimento.
  • Energia potencial: Pense na energia potencial como um orçamento, no qual a energia cinética é o dinheiro que você está gastando agora, enquanto a energia potencial é o dinheiro que você tem e pode gastar quando precisar.

As diferentes formas de energia existem dentro dessas subcategorias:

Formas de energia

Dá para perceber o porquê de a energia ser importante para o desenvolvimento: precisamos de energia térmica para aquecer nossas casas, energia cinética para dirigir nossos carros e energia elétrica para acender nossas lâmpadas.

A energia (em qualquer forma) pode ser mensurada usando uma unidade chamada “Joule”. Então, se você está segurando uma bola que tem 100 Joules de energia potencial gravitacional, você pode converter essa energia em 100 Joules de energia cinética, térmica, ou mesmo energia sonora quando soltá-la.

Conversão de energia

Por que parte dessa energia é convertida em energia térmica?


Parte da energia será perdida pela fricção. Por quê? É como quando você esfrega uma mão na outra e elas esquentam. Isso revela algo importante: a conversão de energia quase nunca é 100% eficiente – parte dela energia é perdida como calor para o ambiente! Esse fato será bastante importante mais para frente.

Como funciona a eletricidade?

A eletricidade se resume a movimentar pequenas partículas (chamadas de elétrons) através de um dispositivo, como uma luminária, um computador ou um forno elétrico.

Eletricidade

Existem três parâmetros na eletricidade:

  • Voltagem: a força com que os elétrons são atraídos para o outro lado, medida em Volt (V);
  • Corrente: a quantidade de elétrons que atravessam um fio por segundo. Essa é uma medida em Ampere (A);
  • Tempo: por quanto tempo os elétrons se deslocam pela bobina em dada tensão e corrente. É medido em horas (h).

Juntas, a tensão e a corrente resultam no que é chamado de potência, medida em Watts. O cálculo se dá pela seguinte equação:

Equação da potência

O uso de Watts como medida nos permite mensurar o total de energia usada por um dispositivo, independentemente se ele terá alta tensão ou corrente.

A multiplicação da potência pelo tempo de uso fornece o total de energia que será usado pelo dispositivo em questão. Por exemplo, se uma lâmpada usa 60 Watts de energia, mantê-la acesa por duas horas vai gastar 120 Watt/hora (Wh) de energia, o equivalente a 432 000 Joules.

Equação da energia

Agora que sabemos o básico, vamos começar a aprender as formas como podemos obter energia. O próximo capítulo vai falar sobre o que nós usamos atualmente, os combustíveis fósseis. Quando os tivermos entendido, veremos diferentes maneiras de substituí-los.

Próximo Capítulo