O que é fusão e fissão nuclear?

 

FUSÃO Fusão é o processo de colidir dois átomos propositalmente para formar um terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo de quais forem os reagentes, um nêutron livre
CONDIÇÕES PARA OCORRER
Dois átomos não colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol
ENERGIA GERADA
6 g de hidrogênio, o elemento químico mais usado na fusão, geram 127 x 1023 MeV, o suficiente para abastecer uma casa com quatro pessoas por 156 dias HISTÓRICO A fusão começou a ser estudada na década de 1930, e, nos anos seguintes, as pesquisas tinham a intenção de criar armamentos militares, que só começaram a ser testados nos anos 1950. Na mesma década, a tecnologia começou a ser estudada para a produção de energia, o que continua até hoje
USOS
Atualmente, seu uso mais notável é na produção de bombas de hidrogênio, um tipo de bomba nuclear. No futuro, servirá, principalmente, para produzir energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão
É LIMPA?
Sim. Na reação de fusão mais fácil de ser realizada, a do hidrogênio, dois isótopos (átomos com o mesmo elemento, mas número diferente de nêutrons) se unem para formar um atómo de hélio, gás inerte e não-radioativo

FISSÃO
Fissão é o processo de forçar a divisão de um átomo para formar dois outros, mais leves. A reação também libera energia e um nêutron livre
CONDIÇÕES PARA OCORRER
A fissão ocorre na natureza a temperatura e pressão ambientes - como as minas de urânio do Gabão, que funcionaram como um reator natural de fissão há 2 bilhões de anos. Há teorias de que a fusão também possa ser realizada a frio, mas elas ainda são consideradas especulação
ENERGIA GERADA
6 g de urânio, elemento mais usado na fissão, rendem 0,520 x1023 MeV, equivalente ao abastecimento de uma casa com quatro pessoas durante um dia
HISTÓRICO
Também começou a ser pesquisada na década de 1930 e depois passou a ser estudada para uso militar. Daí surgiram as atômicas de Hiroshima e Nagasaki. Em 1957, foi inaugurado o primeiro reator de fissão nuclear para gerar energia
USOS
Já é usada para a produção de energia, embora o lixo radioativo seja considerado um problema. Também é usada para a fabricação de bombas nucleares, como as da II Guerra Mundial e as atuais, de países como a Coréia do Norte
É LIMPA?
Não. Quando um átomo de urânio é dividido, ele pode gerar quaisquer dois elementos (desde que o peso dos dois somados seja igual ao do urânio). Isso inclui os altamente tóxicos e radioativos (como o bário), que não podem ser liberado no ambiente, exigindo armazenamento especial

FABRIQUINHA DE ÁTOMOS
Para fundir átomos de hidrogênio tem que ter disposição e habilidade
Está em construção nos Estados Unidos o National Ignition Facility (NIF), aparelho que pretende fazer fusões nucleares. Para isso, dois pulsos de laser fracos, de um bilionésimo de joule, sao emitidos e passam por um sistema que aumenta a energia. Cada pulso é emitido no início de um dos dois corredores paralelos, onde os lasers são amplificados por lentes de vidro e divididos em 192 feixes. Os 192 feixes de laser chegam a uma enorme bola de 10 metros de diâmetro, feita com painéis de alumínio e fechada a vácuo para que a rota do laser não seja desviada. Juntos, eles aplicam o equivalente a 1,8 milhão de joules sobre a bola em alguns poucos bilionésimos de segundo, ou cerca de 500 trilhões de watts. Esta grande câmara redonda é revestida por 30 centímetros uma mistura de concreto com boro, elemento que absorve nêutrons que resultam da fusão. A ideia do experimento é reproduzir as fusões que ocorrem em estrelas, com temperatura e pressão altíssimas e que geram mais energia do que gastam. Um dos braços mecânicos segura, no centro da esfera, um pequeno cilindro de ouro que comporta uma bolinha de 0,15 grama, recheada com átomos de deutério e trítio, isótopos do hidrogênio, com diferente número de nêutrons, que são ótimos combustíveis para a fusão nuclear. Os lasers entram pelas extremidades do cilindro e atingem suas paredes, aumentando a temperatura, que chega a dezenas de milhões de graus Celsius. Ao mesmo tempo, o rebatimento dos lasers gera ondas de raios-X que comprimem a cápsula. Com tanta pressão e calor, os nêutrons e elétrons se afastam do núcleo dos isótopos, que se unem e formam átomos de hélio. Em apenas dez bilionésimos de segundo, o experimento deve gerar de dez a cem vezes a energia usada para ativar a máquina - ou seja, de 5 a 50 quatrilhões de watts. Se tudo der certo, pode ser a primeira vez que um processo de fusão gere mais energia do que gasta, o que pode ser, no futuro, uma fonte de energia para a humanidade

HAJA ENERGIA!

Entenda o quanto de energia o NIF vai precisar para funcionar

500 trilhões de Watts = 5 milhões de lâmpadas incandescentes de 100 W

= Mais de 3 500 vezes a capacidade diária de Itaipu

= 5,35 vezes mais do que o produzido por Itaipu em um ano de pico

= 2,63% de toda a energia produzida no mundo em 200.

Fonte: http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-fusao-e-fissao-nuclear

Energia Termoelétrica

Usina termelétrica
(Fluxo das energias)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Introdução
Sabemos perfeitamente que a energia térmica pode ser transformada em energia mecânica ou elétrica. Inversamente, a energia mecânica ou a energia elétrica podem ser convertidas em energia térmica. O primeiro caminho é bem mais dificultoso que o segundo. Uma central termelétrica operando a partir de energia térmica (da queima do carvão, por exemplo) mostra, perfeitamente, o ciclo completo das transformações de energia. É o que propomos mostrar aqui.

Transformações
A energia vem para a usina como 'carvão', isto é, energia química armazenada na estrutura dos constituintes do carvão. Os elementos constituintes do carvão combinam-se com o oxigênio do ar e, assim, nesse processo denominado 'combustão' (ou oxidação), convertem a energia química em energia térmica.
Uma certa porcentagem desta energia térmica é transferida para a caldeira e produz vapor. A razão entre a quantidade de energia térmica aproveitada pela caldeira (útil) e a quantidade de energia térmica libera pelo carvão (fornecida) é denominada 'rendimento da caldeira', de modo que, indicando-se esse rendimento por n tem-se: n = energia térmica útil/energia térmica fornecida.
Em todas as etapas das transformações teremos um rendimento específico, ou seja, "quanto se aproveitou daquilo que recebeu"; em outras palavras, em todas as etapas, como o rendimento nunca é 100%, teremos perdas, energia desperdiçada. Continuemos.

A expansão do vapor nos cilindros da máquina ou nos injetores e palhetas da turbina, transformam a energia térmica do vapor em energia mecânica. O vapor quente produz movimento. Essa etapa tem um baixo rendimento.

Esta energia mecânica disponível na saída da turbina é usada para acionar o gerador elétrico o qual, por sua vez, converte uma grande proporção (alto rendimento) da energia mecânica que recebe, em energia elétrica.
Uma certa quantidade dessa energia elétrica volta a se transformar em calor nos fios, barras-gerais, transformadores e no sistema de transmissão.

Finalmente, a energia elétrica restante é aproveitada para fazer funcionar motores, acender lâmpadas, acionar máquinas elétricas ou ser utilizada em processos químicos (eletrólise, galvanoplastia, niquelação etc.). Em última análise, toda a energia aparece de novo como energia térmica ou convertida em outras formas de energia.

Rendimentos
A tabela abaixo mostra, aproximadamente, a que se reduzem cada 100 unidades de energia térmica existentes inicialmente no carvão, numa boa e eficiente usina termelétrica da atualidade, operando nas melhores condições.

Rendimentos nas conversões de energia
Local	Forma de energia	Rendimento por cento	Unidades energia convertidas
Carvão Caldeira Turbina Gerador Sistema de transmissão (até a utilização) Transformadores de subestação Motores grandes (média) Motores pequenos (média) Lâmpadas	Química Térmica Mecânica Elétrica Elétrica Elétrica Mecânica Mecânica Luminosa	.......... 85 30 96 80 98 85 65 3,5	100,0 85,0 25,5 24,5 19,6 19,2 16,3 12,5 0,67

Fluxo das transformações
A ilustração abaixo mostra o percurso da energia (expresso em unidades de potência) num típico sistema elétrico, desde a energia química no carvão, tal como ele é levado às grelhas transportadoras nas caldeiras, até o ponto de utilização final (nesta caso, representado por motores).

Em (X) a energia é entregue aos alimentadores, na forma de carvão, à quantidade de 94 800 BTU/s, correspondendo a 100 000 kW.
Na figura acima, as letras maiúsculas (A, B etc.) junto às setas azuis, indicam a potência transportada de uma etapa para outra; as letras minúsculas (a, b etc.), junto às setas pretas, indicam as perdas de potência nessas etapas. Y é a energia mecânica disponível nos eixos dos motores, a cada segundo de funcionamento. Na linha inferior estão indicados os rendimentos (n) nas diversas etapas.

As potências transportadas e as de perdas são as abaixo indicadas, expressas em duas unidades; uma do Sistema Internacional, kW = 10³ W e outra do Sistema Inglês, BTU/s.

X - 100 000 kW = 94 800 BTU/s, chegam à caldeira;
a - 15 000 kW = 14 230 BTU/s, perdas na caldeira;
A - 85 000 kW = 80 630 BTU/s, para a turbina a vapor;
b - 59 500 kW = 56 500 BTU/s, perdas na turbina;
B - 25 500 kW = 24 189 BTU/s, para o alternador;
c - 1 020 kW = 968 BTU/s, perdas no alternador;
C - 24 500 kW = 23250 BTU/s, para o sistema de transmissão;
d - 4 900 kW = 4 650 BTU/s, perdas na transmissão;
D - 19 600 kW = 18 600 BTU/s, para o transformador;
e - 390 kW = 370 BTU/s, perdas no transformador;
E - 19 200 kW = 18 220 BTU/s, para os motores;
-- - (as perdas estimadas nos motores foram de 2 880 kW)
Y - 16 320 kW = 15 487 BTU/s = 21 900 HP, potência disponível nos motores.

Comentários
Para simplificar a esquematização, muitos detalhes secundários foram omitidos, como chaves, trafo-elevadores, barras-gerais etc.
Deve ser observado, todavia, que o rendimento parcial com turbinas a vapor, mesmo numa moderna instalação do tipo, é bem pouco econômica, pois converte apenas 30% do total de energia térmica recebida, em energia mecânica a ser entregue para o alternador. O rendimento total, nas melhores usinas do tipo, ainda não é alto, visto que, do carvão até os motores elétricos (do exemplo), aproveitam-se apenas 19,2 %. Se for levado em conta a eficiência dos motores, lâmpadas e outros aparelhos, o rendimento global cairá ainda mais.

Falta aqui, e isso é absolutamente indispensável, os comentários sobre os efeitos nocivos à natureza do uso de tal tipo de usina; mas, infelizmente, essa não é minha praia. Aceitarei, de bom grato, os comentários pertinentes a esse tema. Todavia, sejam justos. Léo.

Usina Hidrelétrica

O uso da força das águas para gerar energia é bastante antigo e começou com a utilização das chamadas “noras”, ou rodas d’água do tipo horizontal, que através da ação direta de uma queda d’água produz energia mecânica e são usadas desde o século I a.C.. A partir do século XVIII, com o surgimento de tecnologias como o motor, o dínamo, a lâmpada e a turbina hidráulica, foi possível converter a energia mecânica em eletricidade.

Esquema de uma usina Hidrelétrica

Mas o acionamento do primeiro sistema de conversão de hidroenergia em energia elétrica do mundo ocorreria somente em 1897 quando entrou em funcionamento a hidrelétrica de “Niágara Falls” (EUA) idealizada por Nikola Tesla com o apoio da Westinghouse. De lá para cá o modelo é praticamente o mesmo, com mudanças apenas nas tecnologias que permitem maior eficiência e confiabilidade do sistema.

Cerca de 20% da energia elétrica gerada no mundo todo é proveniente de hidrelétricas. Em números aproximados, só no Brasil, a energia hidrelétrica é responsável por 75 milhões de KW. São 158 usinas em funcionamento, outras 9 usinas estão em construção e existem 26 outorgadas (com permissão para serem construídas).

Uma usina hidrelétrica, no Brasil, pode ser classificada de acordo com a sua potência de geração de energia em dois tipos principais: as PCH’s, ou pequenas centrais hidrelétricas que produzem de 1MW a 30 MW e possui um reservatório com área inferior a 3 km² (Resolução ANEEL N.º 394/98), e as GCH’s, ou grandes centrais hidroelétricas que produzem acima de 30 MW.

A maior hidrelétrica do mundo ainda é a usina de Itaipu pertencente ao Brasil e ao Paraguai. Situada no rio Paraná Itaipu tem uma capacidade de 13.300 MW, respondendo por 20% da demanda nacional e 95% da demanda paraguaia de energia elétrica. Mas em 2009 Itaipu perderá seu título de maior do mundo para a Hidrelétrica de Três Gargantas que está sendo construída no rio Yang-Tsé, na China. Três Gargantas terá uma capacidade de produzir 85 bilhões de KWh.

Hidrelétrica de Machadinho-RS

Claro que os impactos ambientais destes dois grandes empreendimentos são tão colossais quanto eles próprios: Três Gargantas irá engolir 13 cidades, 4500 aldeias e 162 sítios arqueológicos importantíssimos para a China. Sem contar os impactos sobre a flora, fauna, solo, alterações do microclima da região, ciclo hidrológico e as milhares de pessoas que tiveram de ser realocadas.

De fato as usinas hidrelétricas são uma fonte renovável de energia, mas isso não significa que sejam ambientalmente corretas e nem que são menos nocivas que outras fontes unanimemente nocivas. Uma tentativa de minimizar os impactos das hidrelétricas é a substituição dos grandes empreendimentos por PCH’s, porém esse é ainda um tema bastante controverso já que mesmo que em menor escala, as PCH’s também causam impactos.

Principais acidentes nuclares Cesio 137 em Goiania; em Chernobyl na União Soviética e em Fukushima no Japão!

Acidente na usina nuclear de Fukushima permenece rodeado de mistério

Chernobyl, União Soviética, 26 de abril de 1986, 1h23 pelo horário local. O reator 4 da usina nuclear sofre um catastrófico aumento de potência e o núcleo explode várias vezes, liberando gás xenônio, metade da carga de iodo-131 e de césio-137 e pelo menos 5% do material radioativo restante. Os 50 mil habitantes de Pripyat são retirados às pressas, transformando-a em uma cidade-fantasma. Uma nuvem de radiação — 100 vezes maior que a das bombas de Hiroshima e Nagasaki — espalha-se sobre a Ucrânia, a Bielorrússia, a Rússia e sobre parte da Europa e da Escandinávia. Nos anos seguintes, 4 mil pessoas desenvolvem câncer de tireoide, inclusive a engenheira Natalia Manzurova, que se viu obrigada a trabalhar na descontaminação da área (leia a entrevista). Reportagem de Rodrigo Craveiro, no Correio Braziliense.

Fukushima, Japão, 11 de março de 2011, 14h46. Um terremoto de magnitude 9 na escala Richter provoca um tsunami devastador, que mata 27 mil pessoas e danifica quatro dos seis reatores da usina nuclear de Fukushima Daiichi. Três explosões nos prédios da central atômica levam ao vazamento de radioatividade na atmosfera. Especialistas temem que o combustível do núcleo do reator 2 tenha sofrido derretimento completo. Altos níveis de césio-137, iodo-131 e plutônio são detectados na água. Ainda se desconhece o impacto do acidente sobre a saúde humana. No entanto, a população num raio de 20km foi removida às pressas. Quem vive entre 20km e 30km de distância da usina recebeu o conselho de deixar a região e se afastar ainda mais.

Enquanto Chernobyl ocupa o nível 7 — o máximo na Escala Internacional de Evento Nuclear (Ines, pela sigla em inglês) —, Fukushima recebeu a classificação de nível 6. Iouli Andreev também atuou na tentativa de descontaminar Chernobyl e, após o acidente, foi diretor científico do serviço de emergência nuclear russa Spetsatom. Em entrevista ao Correio, ele explica que o fato de a informação sobre Fukushima ser vaga e fragmentada torna quase impossível comparar os dois desastres. “Toda a radiação de Chernobyl foi liberada durante as duas primeiras semanas após a explosão. Em Fukushima, a radioatividade ainda é expelida e se desconhece a quantidade final”, comenta. Segundo Iouli, o padrão comum de ambos os acidentes é a tentativa de esconder a situação real do público e dos especialistas estrangeiros.

Na semana passada, o governo japonês divulgou que a quantidade de iodo radioativo na água em torno da usina de Fukushima superava em 5 milhões o limite legal. Iouli considera a medida “uma complicada tentativa de mascarar números reais”. “Até agora, a Companhia de Energia Elétrica de Tóquio (Tepco) não forneceu dados sobre a distribuição de estrôncio, plutônio e outros radionucleídeos na área contaminada. Ninguém vai beber a água do mar. Os limites legais devem ser aplicados ao ar, à água encanada, aos alimentos e à radiação ambiental”, conclui o especialista.

Pior
Nos últimos dias, Natalia Mironova causou polêmica ao garantir que o incidente em Fukushima é muito pior do que o de Chernobyl. “Iodo radioativo, estrôncio, plutônio e trítio têm sido descarregados na atmosfera, por meio da evaporação da água do mar usada para cobrir os reatores e os depósitos de combustível nuclear gasto”, explica a presidente do Movimento para Segurança Nuclear da Rússia. Mironova lembra que em Fukushima houve vazamento de água radioativa para o oceano. “Ao cobrir a terra, a vegetação e os mananciais, a radiação foi incluída imediatamente na cadeia alimentar. O ar, a água potável, os vegetais e os frutos do mar estão contaminados”, alerta.

Mironova admite que cada acidente é único, dependente da combinação de fatores e da paisagem natural ao redor. De acordo com a engenheira termodinâmica e ativista antinuclear, o Japão precisa lidar com quatro reatores fora de controle, enquanto o problema em Chernobyl se restringia a apenas um. “Os reatores de Fukushima continuam expelindo fumaça. O processo em Chernobyl durou duas semanas”, compara. A especialista aconselha que toda a contaminação na província japonesa seja mapeada, e não apenas modelada por computador, a fim de se conhecer os danos reais. Ela reconhece a insuficiência de informações sobre o que ocorreu em Fukushima. “Em Chernobyl, década após década, as estimativas sobre os danos causados pelo desastre multiplicaram de 10 para 100 vezes”, sustenta. A russa defende uma análise criteriosa sobre o impacto na economia japonesa e na esfera dos suprimentos — finanças, alimentos, transporte, água potável, medicina e gasolina. E adverte: “As ambições nucleares destruíram a União Soviética enquanto Estado. Veremos o que ocorrerá ao Japão”.

Em Chernobyl, Iouli jamais pôde concluir as tarefas iniciadas 25 anos atrás. “Era parte de meu trabalho desenvolver os métodos de descontaminação do solo, dos reservatórios de água, dos prédios e das florestas”, relata. Até hoje, porém, a chamada Zona Chernobyl permanece contaminada.

“Era apenas mais um trabalho”
Natalia Manzurova chegou a Prypiat (atual Ucrânia) em abril de 1986. Então com 35 anos, a engenheira especialista em ecologia e radiação cumpria ordens de Moscou. Nos quatro anos e meio seguintes, atuaria como um dos 800 mil liquidadores — termo usado para se referir ao profissional responsável pela limpeza da usina nuclear de Chernobyl e pela construção do sarcófago do reator 4. Em entrevista exclusiva ao Correio, por telefone, ela contou que não imaginava o risco que correria durante o trabalho. A radioatividade deixou-lhe várias sequelas e transformou-a em uma ativista contrária à energia atômica. A sobrevivente do pior acidente nuclear da história alerta que o desastre na usina de Fukushima já se compara ao de Chernobyl.

Como a senhora enfrentou o medo da radiação, enquanto trabalhava na limpeza da área de Chernobyl?
Quando fui convocada a fazer esse trabalho, era apenas mais um trabalho. Eu fui até lá como se fosse um médico se preparando para uma intervenção cirúrgica. Não conhecíamos a proporção do acidente. A situação não estava clara quando cheguei a Chernobyl. No início, não sabíamos que havia vazamento de radiação.

Que sequelas a senhora sofreu ante a exposição excessiva à radioatividade?
Eu sofri uma deficiência no sistema imunológico, que não está funcionando bem. Também desenvolvi uma aberração cromossômica. Por causa do excesso de radiação, o DNA e os cromossomos sofreram muitos danos. Quando eu tinha 40 anos, descobri um tumor e precisei extrair a tireoide. Eu não conheço nenhum outro liquidador que tenha sobrevivido ao acidente nuclear sem apresentar todos os tipos de danos causados pela radiação. Quando olho para os jovens liquidadores de Fukushima, eu me identifico com eles.

Na sua opinião, existe o risco de Fukushima se tornar pior que Chernobyl?

Nós já temos um acidente que repete Chernobyl. Quando vejo os liquidadores de Fukushima, vejo jovens, assim como na Ucrânia. Também temos populações removidas, que sofrem profundamente com as circunstâncias do evento. São pessoas que não sabem como agir e não sabem se houve o impacto sobre o meio ambiente ou sobre elas mesmas. Os radionucleídeos descarregados de Fukushima atingiram a água e o meio ambiente, enquanto em Chernobyl eles se concentraram mais no solo. Em Fukushima, a radioatividade atinge cada vez mais fundo o oceano e o solo. A burocracia nuclear, a indústria nuclear, era muito bem organizada em Chernobyl.
De que modo o mundo deve lidar com a energia nuclear? Qual é a receita para reduzir riscos?
Não existe uma solução para garantir a segurança da energia nuclear. O que se pode fazer é aplicar dinheiro em pesquisas com energias alternativas.

Como funciona uma usina

A Reação Nuclear         A reação nuclear ocorre quando um neutron colide com o átomo de um elemento e é por este absorvido. O núcleo desse átomo é levado a um nível de energia acima do normal; ou seja, fica excitado. Esse átomo tende então a a se fragmentar, no processo chamado "Fissão Nuclear".
Processo da fissão nuclear
Quando isso ocorre o átomo libera grande quantidade de energia térmica e junto de dois ou três novos neutrons, os quais colidirão com outros átomos, produzindo mais fissões e mais neutrons. Esse processo denomina-se "Reação em Cadeia".
O Controle de uma Usina Nuclear
A usina nuclear (ou termonuclear) difere da Térmica Convencional basicamente quanto à fonte de calor; enquanto em uma térmica convencional queima-se óleo, carvão ou gás na caldeira, em uma Usina Nuclear usa-se o potencial energético do urânio para aquecer a água que circula no interior do reator.	Clique aqui para visualizar a animação do funcionamento de uma Usina Nuclear
Uma Usina Nuclear possui três circuitos de água: primário, secundário e de água de refrigeração. Esses circuitos são independentes um do outro; ou seja, a água de cada um deles não entra em contato direto com a do outro.
Sala de Controle	No interior do vaso do reator, que faz parte do circuito primário, a água é aquecida pela energia térmica liberada pela fissão dos átomos de urânio. O calor dessa água é transferido para a água contida no gerador de vapor, que faz parte do circuito secundário. O vapor então produzido é utilizado para movimentar a turbina, a cujo eixo está
acoplado o gerador elétrico, resultando então em energia elétrica. A água do circuito primário é aquecida até cerca de 305o C; sua pressão é mantida em torno de 157 kgf/cm2 (1kgf/cm2 = 1 atmosfera), para que permaneça no estado líquido. Para se ter uma idéia deste valor de pressão, vale lembar que 1 kgf/cm2 é uma pressão equivalente a uma coluna de 10 m de água, logo 157 Kgf/cm2 é equivalente a uma coluna de aproximadamente 1,5 km.      O vapor é condensado através de troca de calor com a água de refrigeração. A água condensada é bombeada de volta ao gerador de vapor, para um novo ciclo. O Controle da Reação Nuclear      Com o objetivo de controlar a reação em cadeia são inseridas Barras de Controle no Núcleo do Reator. Essas Barras são constituídas de uma liga de Prata, Cádmio e Índio e têm a propriedade de absorver neutrons, diminuindo assim o número de fissões.      Através de inserção ou retirada das Barras de Controle podemos manter constante a população de neutrons e, conseqüentemente, a potência térmica do reator.
Outra forma de controlar as fissões é a adição de Ácido Bórico à água no interior do reator. Esse produto é usado devido à propriedade que possui os seus átomos de absorver os neutrons situados na faixa de energia que provocaria fissões. Aumentando ou diminuindo a concentração de boro no refrigerante do reator fazemos o controle para termos maior ou menor número de fissões.	Urânio encapsulado pronto para ser queimado fonte: http://www.nuctec.com.br

Energia e a economia do País (Brasil)

ENERGIA E ECONOMIA NO BRASIL 1970-2000

João Antonio Moreira Patusco:
joao.patusco@mme.gov.br

ANÁLISE SETORIAL DO CONSUMO DE ENERGIA, VALOR AGREGADO (VA) E PRODUTO INTERNO BRUTO (PIB)  - período de 1970 a 2000.

Notas metodológicas:

a)     Para energia foram tomados os dados do Balanço Energético Nacional, de consumo final de energia, excluídos o setor residencial e os usos não energéticos e considerando o Poder Calorífico Inferior e, para a eletricidade, 1kWh=860 kcal. O consumo de energia de não-metálicos corresponde a cimento e cerâmica. O consumo de energia de outros serviços corresponde a comércio e público. O consumo de energia do setor metalúrgico corresponde a ferro gusa e aço, ferroligas e outros da metalurgia. O grupo “outras indústrias” agrega construção civil e os demais ramos industriais não analisados em separado.

b)     Para PIB e VA foram considerados os dados do IBGE, com os seguintes ajustes: (i) nova metodologia de cálculo do PIB de 1990 a 2000 e normalização do período de 1970 a 1989, tomando os índices de produto real em relação a 1980 e, (ii) O VA do setor energético combina frações de extração mineral, de serviços de utilidade pública e de refino de petróleo e fabricação de coque.

Análises:

            A tabela a seguir apresenta dados de empregos (Balanços Financeiros, da Gazeta Mercantil), de participação do Valor Agregado (VA) de cada setor econômico no PIB, de participação do consumo de energia de cada setor no consumo total e a intensidade energética, medida pela relação entre o consumo de energia e o PIB e VA.

INDICADORES DE ENERGIA E ECONOMIA
	EMPREGOS	% VA	% tep	INT.ENERG.
DISCRIMINAÇÃO	POR	SOBRE	SOBRE	tep/
	MILHÃO	PIB	C.FINAL	mil U$
	ATIVO	2000	2000	2000
TOTAL		100,0	100,0	0,231
SERVIÇOS		55,8	40,7	0,168
OUTROS SERVIÇOS	20	52,4	6,0	0,026
TRANSPORTE	5	3,4	34,8	2,348
AGROPECUÁRIO	23	8,2	5,3	0,151
INDUSTRIAL		31,3	44,6	0,329
MINERAÇÃO	4	0,5	1,7	0,746
TRANSFORMAÇÃO		30,8	42,9	0,32
NÃO METÁLICOS	5	1,0	4,7	1,084
METALURGIA	1,5	2,7	15,2	1,318
QUÍMICA	2,5	3,7	4,7	0,294
ALIMENTOS E BEBIDAS	8	3,6	9,1	0,576
TÊXTIL	13	0,5	0,8	0,351
PAPEL E CELULOSE	3,8	1,0	4,5	1,030
OUTRAS INDÚSTRIAS	20	18,2	3,9	0,049
ENERGÉTICO	1	4,8	9,4	0,451

Conforme se observa, há setores da economia maiores geradores de empregos, outros maiores formadores do PIB e outros maiores usuários de energia.

Regra geral, os setores maiores geradores de empregos são, também, os maiores formadores do PIB (outros serviços, agropecuário, outras indústrias) e os setores menos geradores de empregos são, também, os maiores usuários de energia (metalurgia, setor energético, papel e celulose, etc).

Assim, de um lado temos setores intensivos em energia e capital e pouco intensivos em mão-de-obra e, de outro, temos setores menos intensivos em capital, menos intensivos no uso de energia e grandes geradores de empregos. A participação e evolução destes setores na economia  de um país pode determinar o nível do seu desenvolvimento.

Segundo dados da publicação “Key World Energy Statistics”, da Agência Internacional de Energia, 70% da economia mundial está concentrada em países com 45% de dependência externa de energia e com renda per capita média de US$ 24,000. Os países responsáveis por 72% das exportações de energia representam apenas 8% da economia mundial e têm renda per capita média de US$2,800. O Brasil busca a auto-suficiência em petróleo.

Com base em dados do Instituto Brasileiro de Siderurgia e da Associação Brasileira de Alumínio, a maioria dos países desenvolvidos é altamente dependente de importação de aço e alumínio. O Brasil é exportador de aço e alumínio e concedeu boa parte da geração hidráulica para estes setores.

O gráfico a seguir, mostra, por ordem decrescente de formação do PIB, a participação dos setores nas estruturas do PIB e do consumo final de energia.

            Apenas três setores, serviços (SERV), outras indústrias (O.IND) e agropecuária (AGRO), apresentam maior participação na formação do PIB. Os demais setores apresentam maior participação no consumo de energia. Transporte (TRAN) é o setor maior consumidor de energia, seguido de metalurgia (MET) e do setor energético (ENER), este fortemente influenciado pela produção de álcool automotivo. Os setores têxtil (TÊX) e mineração (MIN) têm baixa representatividade no PIB e no consumo de energia.

O setor de alimentos e bebidas (A&B) está influenciado pela produção de açúcar, que é um produto intensivo em energia e pouco intensivo em valor agregado. Numa próxima análise se procurará calcular os efeitos deste produto nos indicadores do setor.

O próximo gráfico apresenta, em ordem decrescente, as intensidades energéticas por setor econômico, medidas pela relação entre o consumo de energia do setor e o seu respectivo VA.

            O setor de transportes é o que apresenta a maior intensidade energética, seguido de metalurgia, não-metálicos e papel e celulose.

            A análise da evolução destes setores na economia brasileira, no período de 1970 a 2000, mostra o agravamento da maioria dos indicadores apresentados neste documento, quando comparados com indicadores de países desenvolvidos. Por razões impostas ou não pela economia mundial, o desenvolvimento industrial, calcado na exportação de produtos de baixo valor agregado (aço, alumínio, ferroligas, pelotas, celulose, etc), os altos investimentos na busca da auto-suficiência de petróleo e a demorada reserva de mercado na área de informática, deram a sua contribuição para que a economia brasileira crescesse apenas 2% ao ano, nas duas últimas décadas.

Na década de 70, quando o Brasil apresentava boas condições de endividamento e de acesso ao capital externo, a economia teve ótimo desempenho (média de 8% ao ano), entretanto, a partir do segundo grande aumento nos preços mundiais do petróleo, em 1979, os condicionantes externos passaram a ter maior influência na economia brasileira, que já se encontrava mais endividada e tendo que suportar as altas dos juros internacionais. A partir de 1980, vários planos  econômicos foram implementados, mas nenhum teve sustentação. Nenhum foi capaz de suplantar os interesses dos oligopólios e dos grandes capitalistas. Não é de se estranhar que as últimas pesquisas do IBGE indiquem que o Brasil continua com uma perversa distribuição de renda.

            Os dois gráficos a seguir mostram, em ordem decrescente, os índices de crescimento do consumo de energia, do VA e do PIB, tomando como base o ano de 1970.

            Nota-se que, setores intensivos em energia, como papel e celulose, metalurgia e mineração, apresentaram crescimento no consumo de energia superior ao do PIB, mas crescimento econômico (VA) inferior ao do PIB, o que é desfavorável do ponto de vista de distribuição de renda. Outros setores, também intensivos em energia, como energético, química e transporte, apresentaram crescimento superior ao do PIB, tanto no consumo de energia como no VA.

            O setor de serviços, de baixa intensidade energética, também apresentou crescimento superior ao do PIB no consumo de energia e no VA.

A melhor performance fica com o grupo de outras indústrias, que mesmo apresentando crescimento econômico (VA) superior ao do PIB, apresentou crescimento inferior no consumo de energia. Este representa,  efetivamente, o grupo de indústrias no qual o desenvolvimento econômico de um país deve se sustentar - alto nível de empregos, baixo consumo de energia e pouco investimento.

Nos Estados Unidos, outras indústrias representa 19% do consumo de energia (excluídos o consumo residencial e os usos não-energéticos), no Japão representa 11%, na Europa representa 6,8% e, no Brasil, apenas 3,9%. 

Não se pode deixar de mencionar, também, que o País apresenta grande potencial para a expansão da agricultura, em associação com as indústrias de alimentos e de bebidas, além da expansão do setor de serviços, notadamente no ramo de turismo.

            O próximo gráfico evidencia, em ordem decrescente, os aumentos e decréscimos  nas intensidades energéticas, verificados no período de 1970 a 2000.

            Os setores têxtil e mineração foram os que apresentaram maior incremento na intensidade energética, o primeiro pela modernização e o segundo pelo crescimento da indústria de pelotização, principal responsável pelo consumo de energia do setor. Como estes dois setores são os menos representativos no consumo de energia e no PIB, o incremento da intensidade energética pouco afeta a economia.

O incremento na intensidade de papel e celulose se deve ao maior aumento da produção de celulose em relação ao papel, entretanto, cabe ressaltar que, este setor produz cerca de 75% da energia que consome, o que atenua os esforços na expansão do suprimento público de energia.

O indicador de intensidade energética da metalurgia mostra, mais uma vez, que o setor é de difícil sustentação, acarretando em grandes esforços na expansão do suprimento público de energia. Este setor consome 15% da energia do País (exclusive usos não-energéticos e o setor residencial), participa em apenas 2,7% do PIB e produz apenas cerca de 15% da energia que consome.

Nos Estados Unidos, a participação dos setores - metalurgia, papel e celulose e mineração - no consumo de energia é de apenas 4%; na Europa, de 12%; no Japão , de 18%; no México, de 9%, e no Brasil, a participação atinge a 20%.

A continuidade  de empréstimos públicos para estes setores deveria ser repensada, num contexto de priorização dos investimentos, onde setores, como por exemplo, o grupo de outras indústrias, sejam privilegiados – aumento da produtividade do capital.

Serviços teve, também, a intensidade energética aumentada, em razão, principalmente, da crescente utilização da eletricidade em refrigeração e informatização.

            Os setores de transportes, outras indústrias, alimentos e bebidas e agropecuário tiveram suas intensidades energéticas diminuídas.     

            Tomando-se as séries temporais de 1970 a 2000 das relações entre as taxas anuais de crescimento do consumo de energia e do PIB – elasticidades renda do consumo setorial de energia – e, calculando-se o desvio padrão de cada série, chega-se ao gráfico a seguir apresentado.

                       

            A exceção de serviços,  as maiores oscilações no comportamento da energia em relação ao PIB ocorrem nos setores intensivos em energia, pouco intensivos em VA e exportadores de seus produtos - metalurgia, açúcar e papel e celulose. No setor de serviços, o custo de energia é insignificante em relação ao Valor da Produção, razão da grande oscilação entre energia e o PIB. Moderadas oscilações ocorrem nos setores   mineração, energético e não-metálicos. As menores oscilações ocorrem nos setores agropecuária, têxtil, transporte, química e outras indústrias. A sinergia entre estes setores e o setor de alimentos e bebidas (exclusive açúcar),  movimenta a economia e dita os seus rumos.

            Os gráficos a seguir, apresentam, para cada setor econômico, as variações ocorridas entre o PIB, VA e o consumo de energia, no período de 1970 a 2000, tomando 1970 como ano base.

A metalurgia, durante todo período, apresenta comportamento da curva de VA abaixo da do PIB e comportamento da curva de energia acima da do PIB. O maior distanciamento entre as curvas de VA e Energia ocorre no período de 1983 a 1990, fase de maior expansão da produção de aço e de alumínio, voltada para exportação.

A curva de VA de papel e celulose, a exceção de 90 e 91, também se comporta abaixo da curva do PIB. A maior produção de celulose em relação à produção de papel e oscilações nos preços internacionais são a razão do distanciamento entre as curvas do VA e Energia, principalmente a partir de 1991.

  

O setor de mineração apresenta  abertura crescente entre as curvas de VA e Energia, com poucas variações no período.

Química apresenta baixa variação entre as curvas de VA e Energia, ficando as duas curvas acima da curva do PIB. Há grandes variações no VA  de 1991 em diante, provavelmente decorrentes de oscilações nos preços  internacionais de produtos químicos.

No setor energético, em razão do aumento da produção de álcool a partir de 1976, a curva de energia se distancia da curva de VA, se estabilizando a partir de 1988, com a  estagnação da produção. O maior  aumento do VA a partir de 1981 se deve ao crescimento da produção de petróleo.

 A expansão de grandes centros comerciais, a explosão da informática e a expansão da iluminação pública podem justificar o aumento da intensidade energética do setor de serviços, a partir de 1987. Não se pode descartar a possibilidade do VA deste setor estar subestimado em função da economia informal.

 

A indústria de não-metálicos, em anos de boa distribuição de renda, como no Plano Cruzado, em 1986, e no Plano Real, em 1994,  experimenta uma aproximação entre as curvas de VA e Energia, em razão do crescimento da construção civil, a qual leva ao crescimento da produção de cimento, este intensivo em energia.          Em anos de baixo crescimento econômico o VA do setor tende a crescer abaixo do BIB.

Se em 1970, algum planejador tivesse projetado que o consumo industrial de energia nos próximos 30 anos, cresceria conforme o PIB, teria acertado na “mosca”. Trata-se de mera coincidência já que, no Japão, no mesmo período,  o consumo de energia industrial em relação ao PIB foi reduzido em 50%.

 

O VA de outras indústrias se comporta de forma muito parecida com PIB, sendo que está sempre mais acelerado, cresce mais rápido quando o PIB cresce e diminui mais rápido quando o PIB decresce. A queda na curva de energia em 1980 pode ser reflexo das restrições do governo ao uso do óleo combustível, que, a exemplo do que ocorreu recentemente com a energia elétrica, levou o setor a uma utilização mais eficiente de energia.           

            O setor de alimentos e bebidas apresenta curva de consumo de energia sempre abaixo da curva de VA, mesmo estando prejudicado pela produção de açúcar, a qual é intensiva em energia.

Na agropecuária as curvas de VA e de Energia se comportam abaixo da curva do PIB em todo o período, ficando a curva de energia com o menor crescimento. Neste setor, o diesel e a eletricidade apresentam grande crescimento, entretanto, a lenha decresce, em razão da urbanização e industrialização, que reduzem os seus usos em processos artesanais de produção (farinha de mandioca, fabricação de telhas e tijolos, secagem de grãos, fabricação de doces e de rações, etc).

            O setor de transportes apresenta curva de VA acima da do PIB e curva de consumo de energia abaixo da do PIB, praticamente em todo o período. A exemplo de não-metálicos, neste setor a curva de energia tende a se aproximar da curva de VA quando há aumento no poder de compra da população – Planos Cruzado e Real – resultado do aumento do consumo de gasolina, álcool e querosene de aviação.

CONCLUSÕES:

a)     Nas duas últimas décadas, os Planos Decenais de Expansão do Setor Elétrico, projetaram crescimento econômico sempre acima de 4% aa, e elasticidade renda do consumo de eletricidade de cerca de 1,2. A realidade mostrou um crescimento econômico de 2% aa e uma elasticidade renda da eletricidade de 2,5.

b)     Quanto maior for a sensibilidade dos modelos de prospectiva energética, de longo prazo, com as questões apresentadas neste documento, melhores serão as possibilidades de aproximação das previsões com as realizações.

c)      Os cenários macroeconômicos, com previsões de expansão de setores intensivos em energia e em capital suficientemente claros e detalhados, melhoram a qualidade das previsões e possibilitam que os desvios nas previsões de energia possam ter comportamento mais próximo dos desvios nas previsões do PIB.