FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA

Renováveis

Os combustíveis renováveis são combustíveis que usam como matéria-prima elementos renováveis para a natureza, como a cana-de-açúcar, utilizada para a fabricação do álcool e também de vários outros vegetais como a mamona utilizado para a fabricação do biodiesel ou outros óleos vegetais que podem ser usados diretamente em motores diesel com algumas adaptações.

 Energia Hidráulica

Um dos 3 PELAMIS P-750, motores da energia das ondas, na costa de Peniche, Portugal.

A energia hidroelétrica é a energia que se produz em barragens construídas em cursos de água (exemplo, a barragem do Alqueva). Essa energia vem da evaporação da água, pelo calor do Sol, que sobe com o vento, forma núvens e precipita no alto das montanhas na forma de chuvas, essas chuvas formam os rios que são represados, a água desses rios gira turbinas que produzem energia elétrica. É encontrada sob a forma de energia cinética, sob diferenças de temperatura ou gradientes de salinidade e que pode ser aproveitada e utilizada. Uma vez que a água é aproximadamente 800 vezes mais densa que o ar, requer um lento fluxo corrente de água, ou ondas de mar moderadas, que podem produzir uma quantidade considerável de energia.
A energia das ondas também vem do Sol, a diferença de pressão gerada pelo aquecimento desigual do solo faz com que o ar se desloque das regiões de alta pressão para as de baixa pressão, gerando correntes de vento. Quando essas correntes estão no mar, elas batem na água gerando ondas, que podem ser aproveitadas na geração de energia elétrica.

Biomassa

O resíduo da cana-de-açúcar pode ser usado como biocombustível.

A energia da biomassa é a energia que se obtém durante a transformação de produtos de origem animal e vegetal para a produção de energia calorífica e eléctrica. Na transformação de resíduos orgânicos é possível obter biocombustíveis, como o biogás, o bioálcool e o biodiesel. A formação de biomassa a partir de energia solar é realizada pelo processo denominado fotossíntese, pelas plantas que, por sua vez, está acionando a cadeia biológica. Através da fotossíntese, plantas que contêm clorofila transformam o dióxido de carbono e a água mineral a partir de produtos sem valor energético, em materiais orgânicos com alto teor energético e, por sua vez, servem de alimento para os outros seres vivos. A biomassa através destes processos armazena a curto prazo a energia solar sob a forma de hidrocarbonetos. A energia armazenada no processo fotossintético pode ser posteriormente transformada em calor a partir de plantas, liberando novamente o dióxido de carbono e a água armazenados. Esse calor pode ser usado para mover motores a explosão ou esquentar água para gerar vapor e mover uma turbina, gerando energia elétrica.

Energia Solar

Estes colectores solares parabólicos concentram a radiação solar aumentando a temperatura no receptor.

Os painéis fotovoltaicos convertem diretamente a energia luminosa em energia elétrica.

A energia solar é aquela energia obtida pela luz do Sol, pode ser captada com paineis solares. É uma fonte de vida e de origem da maioria das outras formas de energia na Terra. A cada ano a radiação solar trazida para a terra leva energia equivalente a vários milhares de vezes a quantidade de energia consumida pela humanidade. Escolhendo uma boa radiação solar, esta pode ser transformada em outras formas de energia como calor ou eletricidade usando painéis solares.
Através de colectores solares, a energia solar pode ser transformada em energia térmica, e usando painéis fotovoltaicos a energia luminosa pode ser convertida em energia eléctrica. Ambos os processos não têm nada a ver uns com os outros em termos de sua tecnologia. Mesmo assim, as centrais térmicas solares utilizam energia solar térmica a partir de colectores solares para gerar eletricidade.
Há dois componentes na radiação solar: radiação directa e radiação difusa. A radiação directa é a que vem diretamente do sol, sem reflexões ou refrações intermediárias. A difusa, é emitida pelo céu durante o dia, graças aos muitos fenómenos de reflexão e refração da atmosfera solar, nas nuvens, e os restantes elementos do atmosférico e terrestre. A radiação refletida direta pode ser concentrada e de utilização, embora não seja possível concentrar dispersa a luz que vem de todas as direções. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa são utilizáveis.
É possível diferenciar entre receptores ativos e passivos na qual os primeiros utilizam mecanismos para orientar o sistema receptor rumo ao sol (chamado seguidor) para melhor atrair a radiação directa.
Uma grande vantagem da energia solar é que ela permite a geração de energia, no mesmo local de consumo, através da integração da arquitetura. Assim, poderemos levar a sistemas de geração distribuída, em que quase eliminar completamente as perdas ligadas aos transportes, que representam actualmente cerca de 40% do total, e a dependência energética. Porém essa fonte de energia tem o inconveniente de não poder ser usada anoite, a menos que tenhamos baterias suficientes para tanto.

Energia Eólica

A energia eólica é uma das fontes mais amigáveis de energia renovável para o meio ambiente.

A energia eólica é a energia obtida pela ação do vento, ou seja, através da utilização da energia cinética gerada pelas correntes aéreas.
O vento vem da palavra latina aeolicus, pertencente ou relativo à Eolo , deus dos ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento. A energia eólica tem sido utilizado desde a Antiguidade para mover os barcos movidos por velas ou operação de máquinas para movimentação das suas fábricas de pás. É uma espécie de energia verde. Essa energia também vem do Sol, como foi explicado anteriormente, o Sol aquece a superfície da Terra de forma não homogênea, gerando locais de baixa pressão e locais de alta pressão, fazendo com que o ar se mova gerando ventos.

Energia Geotérmica

A energia geotérmica é a energia do interior da Terra. A geotermia consiste no aproveitamento de águas quentes e vapores para a produção de electricidade e calor. Exemplo: central geotérmica da Ribeira Grande (Açores).
Parte do calor interno da Terra (5.000 °C) chega à crosta terrestre. Em algumas áreas do planeta, próximas à superfície, as águas subterrâneas podem atingir temperaturas de ebulição, e, dessa forma, servir para impulsionar turbinas para eletricidade ou aquecimento. A energia geotérmica é aquela que pode ser obtida pelo homem através do calor dentro da terra. O calor dentro da terra ocorre devido a vários fatores, entre eles o gradiente geotérmico e o calor radiogênico. Geotérmica provém do grego geo, "Terra" e Thermo, "calor", literalmente "calor da Terra".

Energia Maremotriz

Central eléctrica mareomotriz no estuário do Rio Rance, ao noroeste da França.

A energia dos mares é a energia que se obtém a partir do movimento das ondas, a das marés ou da diferença de temperatura entre os níveis da água do mar. Ocorre devido à força gravitacional entre a Lua, a Terra e o Sol, que causam as marés, ou seja, a diferença de altura média dos mares de acordo com a posição relativa entre estes três astros. Esta diferença de altura pode ser explorada em locais estratégicos como os golfos, baías e estuários que utilizam turbinas hidráulicas na circulação natural da água, junto com os mecanismos de canalização e de depósito, para avançar sobre um eixo. Através da sua ligação a um alternador, o sistema pode ser usado para a geração de eletricidade, transformando, assim, a energia das marés, em energia elétrica, uma energia mais útil e aproveitável.
A energia das marés têm a qualidade de ser renovável, como fonte de energia primária não está esgotada pela sua exploração e, é limpa, uma vez que, na transformação de energia não produz poluentes derivados na fase operacional. No entanto, a relação entre a quantidade de energia que pode ser obtida com os actuais meios económicos e os custos e o impacto ambiental da instalação de dispositivos para o seu processo impediram uma notável proliferação deste tipo de energia.
Outras formas de extrair energia a partir da energia das ondas oceânicas são, a energia produzida pelo movimento das ondas do oceano e de energia devido ao gradiente térmico, que faz uma diferença de temperatura entre as águas superficiais e profundas do oceano.

Energia do Hidrogênio

A energia do hidrogênio é a energia que se obtém da combinação do hidrogênio com o oxigênio produzindo vapor de água e libertando energia que é convertida em eletricidade. Existem alguns veículos que são movidos a hidrogênio.
Embora não seja uma fonte primária de energia, o hidrogênio se constitui em uma forma conveniente e flexível de transporte e uso final de energia, pois pode ser obtido de diversas fontes energéticas (petróleo, gás natural, eletricidade, energia solar) e sua combustão não é poluente (é produto da combustão da água), além de ser uma fonte de energia barata. O uso do hidrogênio como combustível está avançando mais rapidamente, havendo vários protótipos de carros nos países desenvolvidos que são movidos a hidrogênio, que gera eletricidade, e descarregam como já dito, água em seus escapamentos. Calcula-se que já na próxima década existirão modelos comerciais de automóveis elétricos cujo combustível será o hidrogênio líquido. porém devemos lembrar que o hidrogênio não é uma fonte de energia, ele funciona como uma bateria que armazena a energia e libera quando necessário na forma de calor. Para carregar essa bateria, como foi dito anteriormente, precisamos de fontes reais de energia como as que foram mencionadas nesse artigo.

 Vantagens e Desvantagens

Energias Ecológicas

A primeira vantagem de certa quantidade de recursos energéticos renováveis é que não produzem emissões de gases de efeito estufa nem outras emissões, ao contrário do que acontece com os combustíveis, sejam fósseis ou renováveis. Algumas fontes não emitem dióxido de carbono adicional, exceto aqueles necessários para a construção e operação, e não apresenta quaisquer riscos adicionais, tais como a ameaça nuclear.
No entanto, alguns sistemas de energias renováveis geram problemas ecológicos particulares. Assim, as primeiras turbinas eólicas estavam perigosas para as aves, como as suas lâminas giravam muito rapidamente, enquanto as hidroeléctricas podem criar barreiras à migração de certos peixes, um problema grave em muitos rios do mundo (nos rios na região noroeste da América do Norte que desembocam para o Oceano Pacífico, a população de salmão diminuiu drasticamente).

Natureza Difusa

Bateria de painéis solares.

Um problema inerente à energia renovável é o seu caráter difuso, com exceção da energia geotérmica, que, no entanto, só está disponível quando a crosta é fina, como as fontes quentes e gêiseres.
Uma vez que algumas das fontes de energia renováveis proporcionam uma energia de uma relativamente baixa intensidade, distribuídas em grandes áreas, são necessários novos tipos de "centrais" para transformá-los em fontes utilizáveis. Para 1.000 kWh de electricidade, consumo anual per capita nos países ocidentais, o proprietário de uma casa localizada em uma zona nublada da Europa tem de instalar oito metros quadrados de painéis fotovoltaicos (supondo um rendimento médio de 12,5% da energia).
No entanto, com quatro metros quadrados de coletores solares térmicos, um lar pode chegar muito da energia necessária para a água quente sanitária, porém, devido ao aproveitamento da simultaneidade, os prédios de apartamentos podem alcançar o mesmo retorno com menor superfície de colectores e, sobretudo, com muito menor investimento por agregado familiar.

[editar] Irregularidade

A produção de energia eléctrica exige uma permanente fonte de energia confiável ou suporte de armazenamento (bomba hidráulica para armazenamento, baterias, futuras pilhas de hidrogénio, etc). Assim, devido ao elevado custo do armazenamento de energia, um pequeno sistema autônomo é raramente econômico, exceto em situações isoladas, quando a ligação à rede de energia implica custos mais elevados.

Fontes Renováveis Poluentes

Em termos de biomassa, é certo que armazena um ativo de dióxido de carbono, formando a sua massa com ele e liberando o oxigênio de novo, enquanto para queimar novamente, combinam-se o carbono com o oxigénio para formar o dióxido de carbono novamente. Teoricamente o ciclo fechado não teria emissões de dióxido de carbono, apesar das emissões serem o produto de combustão fixo na nova biomassa. Na prática, é empregada a energia poluente no plantio, na colheita e na transformação, pelo que o saldo é negativo. Porém o saldo de energias não renováveis é muitas vezes mais negativo.
Além disso, a biomassa não é verdadeiramente inesgotável, mesmo sendo renovável. A sua utilização pode ser feita apenas em casos limitados. Há dúvidas quanto à capacidade da agricultura para fornecer as quantidades de massa vegetal necessário, se esta fonte se popularizar, que está se demonstrando pelo aumento de preços de grãos, devido à sua utilização para a produção de biocombustíveis. Por outro lado, todos os biocombustíveis produzidos produzem maior quantidade de dióxido de carbono por unidade de energia produzida ao equivalente fóssil. Mas essa emissão maior é absorvida na produção do biocombustível pelo processo de fotossíntese.
A energia geotérmica é muito restrita, não só geograficamente, mas algumas das suas fontes são consideradas poluentes. Isso ocorre porque a extração de água subterrânea em altas temperaturas geradas pelo arrastar para a superfície de sais minerais indesejáveis e tóxicos.

Diversidade Geográfica

A diversidade geográfica dos recursos é também significativa. Alguns países e regiões são significativamente melhores do que outros recursos, nomeadamente no setor das energias renováveis. Alguns países têm recursos significativos perto dos principais centros de habitação em que a procura de eletricidade é importante. A utilização desses recursos em grande escala requer, no entanto, investimentos consideráveis no tratamento e redes de distribuição, bem como na casa de produção. Além disso, diferentes países têm diferentes potencialidades energéticas, este fator deve ser tido em conta no desenvolvimento das tecnologias a por em prática. Mas isso pode ser resolvido produzindo os biocombustíveis em países tropicais, com maior incidência de luz solar, e os levando para os países menos providos de Sol. Dessa maneira o problema de transporte de energia seria resolvido.

Administração das Redes Eléctricas

Se a produção de electricidade a partir de fontes renováveis está generalizada, os sistemas de distribuição e transformação não seriam tão grandes distribuidores de electricidade, mas funcionariam localmente, a fim de equilibrar as necessidades das pequenas comunidades. Os que possuem energia em excesso venderiam aos setores com déficit, quer dizer, o funcionamento da rede deverá passar de uma "gestão passiva", onde alguns produtores estão ligados e que o sistema é orientado para obter electricidade "descendente" para o consumidor, para a gestão "ativa", onde alguns produtores são distribuídos na rede que devem monitorar constantemente as entradas e saídas para assegurar o equilíbrio do sistema local. Isso iria exigir grandes mudanças na forma de gerir as redes.
No entanto, a pequena utilização de energias renováveis, o que muitas vezes podem ocorrer no local, reduz a necessidade de ter sistemas de distribuição de electricidade. Atuais sistemas, raramente e economicamente rentáveis, revelaram que uma família média que tem um sistema solar com armazenamento de energia, e painéis de dimensão suficiente, só tem que recorrer a fontes externas de energia eléctrica em algumas horas por semana. Portanto, aqueles que apóiam a energia renovável pensam que a electricidade dos sistemas de distribuição deveriam ser menos importantes e mais fáceis de controlar.

A Integração na Paisagem

Aerogeradores.

Uma desvantagem óbvia da energia renovável é o seu impacto visual sobre o meio ambiente local. Algumas pessoas odeiam a estética de turbinas eólicas e mencionam a conservação da natureza quando se fala das grandes instalações solares eléctricas fora das grandes cidades. No entanto, o mundo inteiro encontra charme à vista dos "antigos moinhos de vento", que em seu tempo, eram amostras bem visíveis da tecnologia disponível. No entanto a estética das turbinas eólicas está sendo revista para não causar tanto impácto visual.
Outros tentam utilizar estas tecnologias de forma eficaz e esteticamente satisfatória: os painéis solares fixos podem duplicar as barreiras anti-ruído ao longo das rodovias, há trechos disponíveis e poderiam então ser completamente substituídos por painéis solares, células fotovoltaicas, de modo que podem ser empregados para pintar as janelas e produzir energia, e assim por diante.

Contraponto

Nem sempre uma forma de energia renovável possui baixo impacto ambiental. As grandes hidroelétricas acarretam em enorme impacto ambiental e social, como é o caso por exemplo da Barragem das Três Gargantas, que foi recentemente finalizada na China e que provocou o deslocamento de milhões de pessoas e a inundação de muitos quilômetros quadrados de terras.

Investimentos

Em 2009 a China aplicou US$ 34 bilhões^[12] na geração de energias renováveis. Com quase o dobro do investimento realizado pelos EUA, a China passou a liderar o ranking de países que mais investem em energias renováveis no mundo. O Brasil apareceu em 5º lugar com R$ 13,2 bi.

DESEQUILÍBRIO AMBIENTAL

“Todos nós deveríamos nos preocupar mais com o futuro, até porque passaremos o resto de nossas vidas nele.” Charles F. Kettering OS PRINCIPAIS PROBLEMAS AMBIENTAIS Os problemas ambientais vividos no mundo hoje são conseqüência direta da intervenção humana no planeta e nos ecossistemas, causando desequilíbrios ambientais no planeta, comprometendo a vida. Um dos principais problema vividos pela humanidade nos dias de hoje é o efeito estufa, trata-se de um fenômeno decorrente do aprisionamento da energia solar que deveria ser dissipada de volta para o espaço mas que permanecem na atmosfera em função do aumento da concentração dos chamados gases estufa. Entre os que ocorrem naturalmente estão vapor d’água (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e o ozônio (O3). OS PROBLEMAS RELACIONADOS A RESÍDUOS No Brasil, segundo dados de 1989 do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, cada brasileiro produz em média 600g de lixo diário ou 219 kg por ano, supondo que a população brasileira seja aproximadamente 200 milhões de habitantes 43.800.000.000 kg de lixo produzidos ao ano. Os índices de desperdício são assustadores, chegando a 35% da produção de hortifrutigranjeiros e 33% na construção civil. A cada três prédios construídos, poder-se-ia fazer um novo edifício com o entulho jogado fora. Da parcela do lixo que é coletada, apenas 28% recebe alguma forma de tratamento e/ou disposição final (23% depositado em aterros sanitários, 3% compostado e 2% reciclado). O restante (72%) vai para despejo a céu aberto nos lixões, favorecendo a proliferação de vetores biológicos como moscas, mosquitos, baratas, ratos, etc, responsáveis por inúmeras doenças, como diarréias infecciosas, leptospirose, etc. OS PROBLEMAS RELACIONADOS À ÁGUA A disponibilidade de água potável, é uma fonte de preocupações mundiais, sendo considerada por especialistas em meio ambiente como o grande problema do próximo milênio. As justificativas são muitas, entre elas pode-se citar que, do total de água do mundo apenas 3% é água doce e só 0,03% do total se encontra em superfícies acessíveis. O consumo de água se situa como uma das necessidades básicas do ser humano, crescendo em taxas superiores às suportadas pelo planeta a médio prazo. Em 1940, o consumo mundial era de 1 trilhão de litros por ano. Em 1960, já estava em 2 trilhões, pulando para 4 trilhões em 1990. No ano 2000 era de 5 trilhões de litros de água por ano. O limite de 9 trilhões de litros, estimado por órgãos internacionais, será alcançado em 2015. Enquanto a demanda aumenta as disponibilidades diminuem, em face da contaminação e da poluição causados aos mananciais. Um exemplo bem claro disso em nossa cidade está a nossa vista todos os dias, quantas pessoas um dia já se banharam no balneário “ponte da bolívia”, no igarapé do Parque dez, no parque do mindú, no igarapé do quarenta, e hoje, quem tem coragem de se banhar ou levar seus filhos para se banharem nesses igarapés? Infelizmente foram destruídos.[BR][BR] E- mail: pesquisaxy@bol.com.br

Publicado em: setembro 18, 2007   Updated: novembro 19, 2010

REFLEXÃO DA UTILIZAÇÃO DE ENERGIA NO MEIO AMBIENTE

ENERGIA SOLAR

Príncipios e aplicações

O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, inesgotável na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio. E quando se fala em energia, deve-se lembrar que o Sol é responsável pela origem de praticamente todas as outras fontes de energia. Em outras palavras, as fontes de energia são, em última instância, derivadas da energia do Sol.
É a partir da energia do Sol que se dá a evaporação, origem do ciclo das águas, que possibilita o represamento e a conseqüente geração de eletricidade (hidroeletricidade). A radiação solar também induz a circulação atmosférica em larga escala, causando os ventos. Petróleo, carvão e gás natural foram gerados a partir de resíduos de plantas e animais que, originalmente, obtiveram a energia necessária ao seu desenvolvimento, da radiação solar.
Algumas formas de utilização da energia solar são apresentadas a seguir.

Energia Solar Fototérmica

Nesse caso, estamos interessados na quantidade de energia que um determinado corpo é capaz de absorver, sob a forma de calor, a partir da radiação solar incidente no mesmo. A utilização dessa forma de energia implica saber captá-la e armazená-la. Os equipamentos mais difundidos com o objetivo específico de se utilizar a energia solar fototérmica são conhecidos como coletores solares
Os coletores solares são aquecedores de fluidos (líquidos ou gasosos) e são classificados em coletores concentradores e coletores planos em função da existência ou não de dispositivos de concentração da radiação solar. O fluido aquecido é mantido em reservatórios termicamente isolados até o seu uso final (água aquecida para banho, ar quente para secagem de grãos, gases para acionamento de turbinas, etc.).
Os coletores solares planos são, hoje, largamente utilizados para aquecimento de água em residências, hospitais, hotéis, etc. devido ao conforto proporcionado e a redução do consumo de energia elétrica.

Arquitetura Bioclimática

Chama-se arquitetura bioclimática o estudo que visa harmonizar as construções ao clima e características locais, pensando no homem que habitará ou trabalhará nelas, e tirando partido da energia solar, através de correntes convectivas naturais e de microclimas criados por vegetação apropriada. É a adoção de soluções arquitetônicas e urbanísticas adaptadas às condições específicas (clima e hábitos de consumo) de cada lugar, utilizando, para isso, a energia que pode ser diretamente obtida das condições locais.
A arquitetura bioclimática não se restringe a características arquitetônicas adequadas. Preocupa-se, também, com o desenvolvimento de equipamentos e sistemas que são necessários ao uso da edificação (aquecimento de água, circulação de ar e de água, iluminação, conservação de alimentos, etc.) e com o uso de materiais de conteúdo energético tão baixo quanto possível.

Energia Solar Fotovoltaica

A Energia Solar Fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico, relatado por Edmond Becquerel, em 1839, é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão.
Inicialmente o desenvolvimento da tecnologia apoiou-se na busca, por empresas do setor de telecomunicações, de fontes de energia para sistemas instalados em localidades remotas. O segundo agente impulsionador foi a "corrida espacial". A célula solar era, e continua sendo, o meio mais adequado (menor custo e peso) para fornecer a quantidade de energia necessária para longos períodos de permanência no espaço. Outro uso espacial que impulsionou o desenvolvimento das células solares foi a necessidade de energia para satélites.
A crise energética de 1973 renovou e ampliou o interesse em aplicações terrestres. Porém, para tornar economicamente viável essa forma de conversão de energia, seria necessário, naquele momento, reduzir em até 100 vezes o custo de produção das células solares em relação ao daquelas células usadas em explorações espaciais. Modificou-se, também, o perfil das empresas envolvidas no setor. Nos Estados Unidos, as empresas de petróleo resolveram diversificar seus investimentos, englobando a produção de energia a partir da radiação solar.
Em 1993 a produção de células fotovoltaicas atingiu a marca de 60 MWp, sendo o Silício quase absoluto no "ranking" dos materiais utilizados. O Silício, segundo elemento mais abundante no globo terrestre, tem sido explorado sob diversas formas: monocristalino, policristalino e amorfo. No entanto, a busca de materiais alternativos é intensa e concentra-se na área de filmes finos, onde o silício amorfo se enquadra. Células de filmes finos, além de utilizarem menor quantidade de material do que as que apresentam estruturas cristalinas, requerem uma menor quantidade de energia no seu processo de fabricação. Ou seja, possuem uma maior eficiência energética.

Radiação Solar

O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5 x 1018 kWh de energia . Trata-se de um valor considerável, correspondendo a 10000 vezes o consumo mundial de energia neste período. Este fato vem indicar que, além de ser responsável pela manutenção da vida na Terra, a radiação solar constitui-se numa inesgotável fonte energética, havendo um enorme potencial de utilização por meio de sistemas de captação e conversão em outra forma de energia (térmica, elétrica, etc.).
Uma das possíveis formas de conversão da energia solar é conseguida através do efeito fotovoltaico que ocorre em dispositivos conhecidos como células fotovoltaicas. Estas células são componentes optoeletrônicos que convertem diretamente a radiação solar em eletricidade. São basicamente constituídas de materiais semicondutores, sendo o silício o material mais empregado.

Radiação Solar: Captação e Conversão

O nosso planeta, em seu movimento anual em torno do Sol, descreve em trajetória elíptica um plano que é inclinado de aproximadamente 23,5o com relação ao plano equatorial. Esta inclinação é responsável pela variação da elevação do Sol no horizonte em relação à mesma hora, ao longo dos dias, dando origem às estações do ano e dificultando os cálculos da posição do Sol para uma determinada data, como pode ser visto na figura .
A posição angular do Sol, ao meio dia solar, em relação ao plano do Equador (Norte positivo) é chamada de Declinação Solar (d ). Este ângulo, que pode ser visto na figura 2.1.1, varia, de acordo com o dia do ano, dentro dos seguintes limites:

-23,45° £ d £ 23,45°

A soma da declinação com a latitude local determina a trajetória do movimento aparente do Sol para um determinado dia em uma dada localidade na Terra.

Figura 2.1 - Órbita da Terra em torno do Sol, com seu eixo N-S inclinado de um ângulo de 23,5o.

A radiação solar que atinge o topo da atmosfera terrestre provém da região da fotosfera solar que é uma camada tênue com aproximadamente 300 km de espessura e temperatura superficial da ordem de 5800 K. Porém, esta radiação não se apresenta como um modelo de regularidade, pois há a influência das camadas externas do Sol (cromosfera e coroa), com pontos quentes e frios, erupções cromosféricas, etc..
Apesar disto, pode-se definir um valor médio para o nível de radiação solar incidente normalmente sobre uma superfície situada no topo da atmosfera. Dados recentes da WMO (World Meteorological Organization) indicam um valor médio de 1367 W/m2 para a radiação extraterrestre. Fórmulas matemáticas permitem o cálculo, a partir da "Constante Solar", da radiação extraterrestre ao longo do ano, fazendo a correção pela órbita elíptica.
A radiação solar é radiação eletromagnética que se propaga a uma velocidade de 300.000 km/s, podendo-se observar aspectos ondulatórios e corpusculares. Em termos de comprimentos de onda, a radiação solar ocupa a faixa espectral de 0,1mm a 5mm, tendo uma máxima densidade espectral em 0,5mm, que é a luz verde.
É através da teoria ondulatória, que são definidas para os diversos meios materiais, as propriedades na faixa solar de absorção e reflexão e, na faixa de 0,75 a 100mm, correspondente ao infra-vermelho, as propriedades de absorção, reflexão e emissão.
A energia solar incidente no meio material pode ser refletida, transmitida e absorvida. A parcela absorvida dá origem, conforme o meio material, aos processos de fotoconversão e termoconversão.

Radiação Solar a Nível do Solo

De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fração atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Esta fração que atinge o solo é constituída por um componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa.

Figura 2.2 - Componentes da radiação solar ao nível do solo

Notadamente, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente do entorno (solo, vegetação, obstáculos, terrenos rochosos, etc.). O coeficiente de reflexão destas superfícies é denominado de "albedo".
Antes de atingir o solo, as características da radiação solar (intensidade, distribuição espectral e angular) são afetadas por interações com a atmosfera devido aos efeitos de absorção e espalhamento. Estas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica, também identificada por um coeficiente denominado "Massa de Ar" (AM), e, portanto, do ângulo Zenital do Sol, da distância Terra-Sol e das condições atmosféricas e meteorológicas.
Devido à alternância de dias e noites, das estações do ano e períodos de passagem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grande variabilidade, induzindo, conforme o caso, à seleção de um sistema apropriado de estocagem para a energia resultante do processo de conversão.
Observa-se que somente a componente direta da radiação solar pode ser submetida a um processo de concentração dos raios através de espelhos parabólicos, lentes, etc. Consegue-se através da concentração, uma redução substancial da superfície absorvedora solar e um aumento considerável de sua temperatura.

Figura 2.3 - Trajetória dos raios de Sol na atmosfera e definição do coeficiente de "Massa de Ar" (AM).

Solarimetria e Instrumentos de Medição

A medição da radiação solar, tanto a componente direta como a componente difusa na superfície terrestre é de maior importância para o estudos das influências das condições climáticas e atmosféricas. Com um histórico dessas medidas, pode-se viabilizar a instalações de sistemas térmicos e fotovoltaicos em uma determinada região garantindo o máximo aproveitamento ao longo do ano onde, as variações da intensidade da radiação solar sofrem significativas alterações.
De acordo com as normas preestabelecidas pela OMM (Organização Mundial de Meteorologia) são determinados limites de precisão para quatro tipos de instrumentos: de referência ou padrão, instrumentos de primeira, segunda e terceira classe. As medições padrões são: radiação global e difusa no plano horizontal e radiação direta normal.
A seguir mostramos alguns instrumentos de medida da radiação, o uso mais freqüente e a classe associada ao seu desempenho.

Piranômetros

Os piranômetros medem a radiação global. Este instrumento caracteriza-se pelo uso de uma termopilha que mede a diferença de temperatura entre duas superfícies, uma pintada de preto e outra pintada de branco igualmente iluminadas. A expansão sofrida pelas superfícies provoca um diferencial de potencial que, ao ser medida, mostra o valor instantâneo da energia solar.
Um outro modelo bem interessante de piranômetro é aquele que utiliza uma célula fotovoltaica de silício monocristalino para coletar medidas solarimétrias. Estes piranômetro é largamente utilizados pois apresentam custos bem menores do que os equipamentos tradicionais. Pelas características da célula fotovoltaica, este aparelho apresenta limitações quando apresenta sensibilidade em apenas 60% da radiação solar incidente.
Existem vários modelos de piranômetros de primeira (2% de precisão) e também de segunda classe (5% de precisão). Existem vários modelos de diversos fabricantes entre eles podemos citar: Eppley 8-48 (USA), Cimel CE-180 (França), Schenk (Áustria), M-80M (Russia), Zonen CM5 e CM10 (Holanda).

Figura 3.1 - Piranômetro de Segunda Classe

Figura 3.2 - Secção transversal de um piranômetro

Pireliômetros

Os pireliômetros são instrumentos que medem a radiação direta. Ele se caracteriza por apresentar uma pequena abertura de forma a "visualizar" apenas o disco solar e a região vizinha denominada circunsolar. O instrumento segue o movimento solar onde é constantemente ajustado para focalizar melhor a região do sensor.
Muitos dos pireliômetros hoje são autocalibráveis apresentando precisão na faixa de .5% quando adequadamente utilizados para medições.

Figura 3.4 - Pireliômetros de Incidência Normal

 
Figura 3.3 - Pireliômetros de Cavidade Absoluta

Heliógrafo

Instrumento que registra a duração do brilho solar. A radiação solar é focalizada por uma esfera de cristal de 10 cm de diâmetro sobre uma fita que, pela ação da radiação é energrecida. O cumprimento desta fita exposta a radiação solar mede o número de horas de insolação.

Figura 3.5 - Heliógrafo Capbell-Stokes

Actinógrafo

Instrumento usado para medir a radiação global. Este instrumento é composto de sensores baseados na expansão diferencial de um par bimetálico. Os sensores são conectados a uma pena que, quando de suas expansão, registram o valor instantâneo da radiação solar. Sua precisão encontra-se na faixa de 15 a 20% e é considerado um instumento de terceira classe.

Figura 3.6 - Actinógrafo Robitzsch-Fuess

Energia Solar Fotovoltaica

A conversão de energia solar em energia elétrica foi verificado pela primeira vez por Edmond Becquerel, em 1839 onde constatou uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor quando exposto a luz. Em 1876 foi montado o primeiro aparato fotovoltaico resultado de estudos das estruturas no estado sólido, e apenas em 1956 iniciou-se a produção industrial seguindo o desenvolvimento da microeletrônica.
Neste ano a utilização de fotocélulas foi de papel decisivo para os programas espaciais. Com este impulso, houve um avanço significativo na tecnologia fotovoltaica onde aprimorou-se o processo de fabricação, a eficiência das células e seu peso. Com a crise mundial de energia de 1973/74, a preocupação em estudar novas formas de produção de energia fez com a utilização de células fotovoltaicas não se restringisse somente para programas espacias mas que fosse intensamente estudados e utilizados no meio terrestre para suprir o fornecimento de energia.
Um dos fatores que impossibilitava a utilização da energia solar fotovoltaica em larga escala era o alto custo das células fotovoltaicas. As primeiras células foram produzidas com o custo de US$600/W para o programa espacial. Com a ampliação dos mercados e várias empresas voltadas para a produção de células fotovoltaicas, o preço tem reduzido ao longo dos anos podendo ser encontrado hoje, para grandes escalas, o custo médio de US$ 8,00/W.
Atualmente, os sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados em instalações remotas possiblitando vários projetos sociais, agropastoris, de irrigação e comunicações. As facilidades de um sistemas fotovoltaico tais como: modularidade, baixos custos de manutenção e vida útil longa, fazem com que sejam de grande importância para instalações em lugares desprovidos da rede elétrica.

Energia e Meio Ambiente

O sistema energético compreende as atividades de extração, processamento, distribuição e uso de energia e é responsável pelos principais impactos ambientais da sociedade industrial. Seus efeitos nocivos não se restringem ao nível local onde se realizam as atividades de produção ou de consumo de energia, mas também possuem efeitos regionais e globais. Na escala regional pode-se mencionar, por exemplo, o problema de chuvas ácidas, ou ainda o derramamento de petróleo em oceanos, que pode atingir vastas áreas. Existem ainda impactos globais, e os exemplos mais contundentes são as alterações climáticas devidas ao acúmulo de gases na atmosfera (efeito estufa), e a erosão da camada de ozônio devida ao uso de CFCs (compostos com moléculas de cloro-fluor-carbono) utilizados em equipamentos de ar condicionado e refrigeradores.
Todas as etapas da indústria energética até a utilização de combustíveis provocam algum impacto ao meio ambiente e à saúde humana. A extração de recursos energéticos, seja petróleo, carvão, biomassa ou hidroeletricidade, tem implicações em mudanças nos padrões de uso do solo, recursos hídricos, alteração da cobertura vegetal e na composição atmosférica. As atividades de mineração (carvão e petróleo) empregam cerca de 1% da mão de obra global, mas são responsáveis por cerca de 8% dos acidentes de trabalho fatais.
As atividades relacionadas com a produção e uso de energia liberam para a atmosfera, água e solo diversas substâncias que comprometem a saúde e sobrevivência não só do homem, mas também da fauna e flora. Alguns desses efeitos são visíveis e imediatos, outros tem a propriedade de serem cumulativos e de permanecerem por várias décadas ocasionando problemas.
A seguir, apresentamos as principais conseqüências ambientais decorrentes da produção e usos dos energéticos mais importantes.

Recursos Naturais

          A palavra recurso significa algo a que se possa recorrer para a obtenção de alguma coisa.O homem recorre aos recursos naturais, isto é, aqueles que estão na Natureza, para satisfazer suas necessidades.No Ecossistema Planeta-Terra há uma troca constante de recursos naturais entre os seres vivos.Os recursos naturais, após seu uso, podem ser renováveis, isto é, voltarem a ser disponíveis, ou não renováveis, isto é, nunca mais ficarem disponíveis.A flora (vegetais) e a fauna (animais) são exemplos de recursos naturais renováveis: uma planta ou animal podem ser reproduzidos ,"teoricamente", de forma infinita, a partir de seus "pais".Os minerais, como por exemplo o minério de ferro, estão classificados de recursos naturais não renováveis, outro exemplo é o petróleo e, se são não renováveis é porque, após seu uso, um dia, irão se esgotar no Planeta.

          Conservar e Preservar - Conservar os recursos naturais implica em usá-los de forma econômica e racional para que, os renováveis não se extingam por mau uso e os não renováveis não se extingam rapidamente.Desde que, num plano de manejo adequado, exista e se previna a ação antrópica (do homem) nociva, a perpetuidade do recurso natural renovável pode, teoricamente, acontecer.Desde que se recicle convenientemente o recurso natural não renovável, a economia advinda possibilitará a dilatação do prazo de existência desse recurso na natureza.Com essas noções, podemos falar um pouco na importância da PRESERVAÇÃO, muito bem definida por Álvaro Fernando de Almeida do Depto de Ciências da USP – "uso indireto e racional de recursos naturais renováveis, mantendo-se a taxa normal de extinção das espécies"; em outras palavras, em a Natureza, diversas espécies estão sempre em competição e pode ocorrer a extinção "natural" de algumas; não só a competição faz com que isso ocorra, mudanças climáticas, erupções vulcânicas, cheias etc. também podem acarretar a extinção. Da mesma forma que espécies são extintas, outras podem aparecer... é um longo processo de evolução.Falando, ainda, nos recursos naturais renováveis (flora e fauna), cabe ressaltar a importância do que chamamos biodiversidade, assunto que os norte-americanos rejeitam a se comprometer através de compromissos com o resto do mundo. A preservação da biodiversidade é importante para que o homem tenha tempo de descobrir a utilidade das espécies, para a sua própria sobrevivência. A cura de muitos males que hoje existem e que ainda virão a existir, pode estar em plantas em extinção ou poderia estar em outras que já foram extintas.Outro, fato de relevante importância, é a manutenção das espécies originais ainda não modificadas pelo homem; assim, se amanhã, a engenharia genética conseguir um tomate de grande tamanho, isso será importante para a humanidade mas, aí, poderá estar ocorrendo uma erosão genética que precisará ser recomposta com o tomate primitivo, sem contar que o novo fruto é um desconhecido alimento e não se sabe os males que possa vir a causar. Dessa forma, são importantes as Reservas Biológicas. A rigor, a preservação dos recursos naturais renováveis só será bem sucedida se se preservarem os ambientes primitivos, onde convivam, organizadamente, animais e vegetais, tendo-se o cuidado para que tais ambientes, se pequenos demais, não promovam a degenerência das espécies por serem parentes próximos; um Zoológico ou uma "ilha" de floresta podem levar a essa degenerência.Quanto aos recursos não renováveis, como a água, por exemplo, cumpre usá-la com sabedoria para reproveitá-la ao máximo (reciclagem) e a rigor, nesse caso, quanto menos poluí-la mais fácil será purificá-la para sucessivas utilizações.

Gil Portugal

Tipos de ernegia

          Em nosso planeta encontramos diversos tipos de fontes de energia. Elas podem ser renováveis ou esgotáveis. Por exemplo, a energia solar e a eólica (obtida através dos ventos) fazem parte das fontes de energia inesgotáveis. Por outro lado, os combustíveis fósseis (derivados do petróleo e do carvão mineral) possuem uma quantidade limitada em nosso planeta, podendo acabar caso não haja um consumo racional. Saiba quais as fontes de energia mais comuns e como elas funcionam !

     Principais fontes de energia

· Energia hidráulica – é a mais utilizada no Brasil em função da grande quantidade de rios em nosso país. A água possui um potencial energético e quando represada ele aumenta. Numa usina hidrelétrica existem turbinas que, na queda d`água, fazem funcionar um gerador elétrico, produzindo energia. Embora a implantação de uma usina provoque impactos ambientais, na fase de construção da represa, esta é uma fonte considerada limpa. 

- Energia termoelétrica – Usinas termoelétricas são aquelas em que os geradores são acionados por energia térmica, produzida por vapor. A Palavra vem do grego “therme” e significa calor. Essas usinas podem funcionar a gás ou a carvão e produzem grandes quantidades de vapor. Um exemplo prático é o de que meio quilo de carvão pode fornecer 1 kw/hora de energia, ao passo que se utilizasse óleo, o consumo dessa matéria prima equivaleria a 500 toneladas em razão de ser um combustível de teor calórico mais elevado.A enregia utilizada no mundo é 60% térmica e 40% hidráulica. No entanto, há exceções, como no Canadá, onde se usa praticamente só a energia hidráulica. Já na Inglaterra, a predominância é da energia térmica. No Brasil a tendência é a utilização maior da hidráulica.  Há vários tipos de usinas termoelétricas, sendo que os processos de produção de energia são praticamente iguais porém com combustíveis diferentes. Alguns exemplos são:

• Usina a óleo;
• Usina a gás: usa gás natural como o combustível para alimentar uma turbina de gás. Porque os gases produzem uma alta temperatura atraves da queima, e são usados para produzir o vapor para mover uma segundo turbina, e esta por sua vez de vapor. Como a diferença da temperatura, que é produzida com a combustão dos gases liberados torna-se mais elevada do que uma turbina do gás e por vapor, portanto os rendimentos obtidos são superiores, da ordem de 55%; 
• Usina a carvão;
• Usina nuclear.
• Como vários tipos de geração de energia, a termoeletricidade também causa impactos ambientais. Contribuem para o aquecimento global através do Efeito estufa e da chuva ácida. A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de oxidantes e redutores, que se entrar em contato com o ser humano, pode acarretar doenças como diarréia; além de ser um combustível fóssil que não se recupera. O Brasil lança por ano 4,5 milhões de toneladas de carbono na atmosfera, com o incremento na construção de usinas termelétricas esse indicador chegará a 16 milhões.
  Chamam-se Termo-Elétricas por que são constituídas de 2 partes, uma térmica onde se produz muito vapor a altíssima pressão e outra elétrica onde se produz a eletricidade.
  1 -A Energia Elétrica é produzida por um Gerador.
  2- O Gerador possui um eixo que é movido por uma Turbina.
  3 -A Turbina é movida por um Jato de Vapor sob forte pressão. Depois do uso, o vapor é jogado fora na atmosfera.
  4- O Vapor é produzido por uma Caldeira.
  5 -A Caldeira é Aquecida com a queima de óleo combustível.

- Energia nuclear  –  é a energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia. Foi descoberta por Hahn, Straßmann e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons.

A tecnologia nuclear tem a finalidade de aproveitar a energia nuclear, convertendo o calor emitido na reação em energia elétrica. Isso pode acontecer controladamente em reator nuclear ou descontroladamente em bomba atômica. Em outras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.

- Energia solar  –  é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja directamente para aquecimento de água ou ainda como energia eléctrica ou mecânica.

No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reflectido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.
As plantas utilizam diretamente essa energia no processo de fotossíntese. Nós usamos essa energia quando queimamos lenha ou combustíveis minerais. Existem técnicas experimentais para criar combustível a partir da absorção da luz solar em uma reação química de modo similar à fotossíntese vegetal - mas sem a presença destes organismos.

A radiação solar, juntamente com outros recursos secundários de alimentação, tal como a energia eólica e das ondas, hidro-electricidade e biomassa, são responsáveis por grande parte da energia renovável disponível na terra. Apenas uma minúscula fracção da energia solar disponível é utilizada.Tipos de energia solar:
Os métodos de captura da energia solar classificam-se em diretos ou indiretos:

• Direto significa que há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem. Exemplos:
  • A energia solar atinge uma célula fotovoltaica criando eletricidade. (A conversão a partir de células fotovoltaicas é classificada como direta, apesar de que a energia elétrica gerada precisará de nova conversão - em energia luminosa ou mecânica, por exemplo - para se fazer útil.)
  • A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor, que aquecerá uma quantidade de água, por exemplo - esse princípio é muito utilizado em aquecedores solares.
• Indireto significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol.

Também se classificam em passivos e ativos:

• Sistemas passivos são geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxos em convecção, que é tecnicamente uma conversão de calor em energia mecânica.
• Sistemas ativos são sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos elétricos, mecânicos ou químicos para aumentar a efetividade da coleta. Sistemas indiretos são quase sempre também ativos.

Vantagens e desvantagens:

Vantagens:

• A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente.
• As centrais necessitam de manutenção mínima.
• Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.
• A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.
• Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão.

Desvantagens:

• Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do que a energia gerada por ele.
• Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia.
• Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.
• Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade.
• As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja).

À semelhança de outros países do mundo, em Portugal desde Abril de 2008 um particular pode produzir e vender energia elétrica à rede elétrica nacional, desde que produzida a partir de fontes renováveis. Um sistema de microprodução ocupa cerca de 30 metros quadrados e permite ao particular receber perto de 4 mil euros ano.

- Energia eólica  –  é a energia que provém do vento. O termo eólico vem do latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, deus dos ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento.

 

Energia e evolução humana

          A vida no Planeta Terra é sustentada pela energia. Os organismos autotróficos retiram a energia directamente da radiação solar, e os organismos heterotróficos retiram energia dos autotróficos. A energia capturada lentamente por fotossíntese é armazenada na forma de densos reservatórios que foram sendo acumulados ao longo da história da Terra, ficando à disposição dos heterotróficos, que podendo usar mais energia, evoluíram para os explorar. O Homo Sapiens pertence ao tipo heterotrófico; na verdade, a habilidade para usar a energia extrasomaticamente (exterior ao corpo) permite ao humano usar muito mais energia do que quaisquer outros heterotróficos que tenham evoluído. O controlo do fogo e a exploração dos combustíveis fósseis tornaram possível ao Homo Sapiens libertar, num curto intervalo de tempo, vastas quantidades de energia acumuladas muito antes do aparecimento da sua espécie.

Usando a energia extrasomática com o objectivo de modificar cada vez mais o seu ambiente, e para fazer face às suas necessidades, a população humana ampliou de tal maneira os seus recursos base, que durante longos períodos estes recursos excederam as suas exigências. Isto permitiu uma expansão de população de uma forma extrema, semelhante às situações criadas com a introdução de espécies não autóctones, propiciando assim novos habitats, tal como é o caso dos coelhos na Austrália ou dos besouros japoneses nos Estados Unidos. A actual população mundial de mais de 5,5 mil milhões é sustentada e continua a crescer devido ao uso de energia extrasomática.

Mas o esgotamento dos combustíveis fósseis, de que provêem três quartos desta energia, está relativamente próximo, e nenhuma outra fonte de energia que os possa vir a substituir é tão abundante e barata. Numa perspectiva temporal, é previsível o colapso da humanidade, em apenas mais uns poucos anos. Se houver sobreviventes, eles não poderão continuar as tradições culturais da actual civilização, as quais requerem fontes de energia abundantes. Porém, não é provável que as diversas comunidades possam persistir muito tempo sem energia, cuja utilização constitui uma parte muito importante do seu modus vivendi.

A espécie humana pode ser vista como tendo evoluído ao serviço da entropia, e não é expectável que sobreviva às acumulações densas de energia, que ajudou a configurar o seu meio. Os seres humanos gostam de acreditar que controlam o seu destino, mas quando se faz uma retrospectiva da história da vida na Terra, a evolução do Homo Sapiens é apenas um episódio passageiro que actua no sentido do promover o equilíbrio energético do planeta.

Desde Malthus, pelo menos, existe a noção clara de que os meios de subsistência não crescem tão rápido quanto a população. Ninguém alguma vez gostou da ideia de que a fome, a peste e a guerra são o modo de a natureza reparar o desequilíbrio -- o próprio Malthus sugeriu que a realização de "rastreios preventivos", os quais servem para reduzir a taxa de natalidade, poderiam ajudar a prolongar o intervalo entre tais eventos .  E no entanto, nos duzentos anos seguintes ao de Malthus pousar a caneta, não houve nenhum cataclismo mundial. Mas, simultaneamente, durante esses dois séculos, a população mundial cresceu exponencialmente, enquanto recursos insubstituíveis iam sendo consumidos. Será inevitável algum tipo de ajustamento.

Hoje, muitas pessoas que se preocupam com as elevadas taxas de crescimento demográfico e com a degradação ambiental, acreditam que as acções humanas podem evitar uma catástrofe. As opiniões dominantes, sustentam que uma população estável, que não ponha em causa a "capacidade de encaixe" ambiental, seria indefinidamente sustentável, e que este estado de equilíbrio pode ser alcançado por uma combinação do controlo da natalidade, conservação ambiental e confiança nos recursos "renováveis". Infelizmente, a implementação mundial de um programa rigoroso de controlo de natalidade é politicamente impossível. A conservação ambiental não é eficaz enquanto as taxas demográficas continuarem a aumentar. E nenhum recurso é verdadeiramente renovável.

Além disso, o ambiente não tem a obrigação de manter constante a população de qualquer espécie de organismo vivo por um período indefinido de tempo. Se toda natureza estivesse em equilíbrio perfeito, todos as espécies teriam uma população constante, sustentada indefinidamente pela sua própria capacidade de sobrevivência. Mas a história da vida envolve a competição entre espécies, com espécies novas que evoluem, e velhas que desaparecem. Neste contexto, seria de esperar que as populações das diversas espécies fossem variáveis, e para as que foram estudadas, isso, na realidade, acontece (textos de ecologia como Odum 1971, e Ricklefs 1979).
A noção de equilíbrio na natureza é uma parte integrante da cosmologia ocidental tradicional. Mas a ciência não encontrou tal equilíbrio. De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, a energia flui de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração, e os processos locais seguem este comportamento. Os organismos vivos podem acumular energia temporariamente, mas com o decorrer do tempo o que prevalece é a entropia. As diversas formas de vida que cobrem a Terra têm vindo a acumular energia desde há três mil milhões de anos, não o podendo fazer indefinidamente. Cedo ou tarde, a energia acumulada deverá ser libertada. Este é o contexto bioenergético no qual o Homo Sapiens evoluiu, e que é determinante tanto para o crescimento selvagem de população humana, como para o seu colapso iminente.

             

                                                                                              Por David Price