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Weizmann Institute’s Alternative Sustainable Energy Research Initiative

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ENERGIAO Desafio Global

Viver a vida a que aspiramos, de forma sustentável, é um desafio sem

predecentes

Por quê?



Três Razões:

ENERGIAO Desafio Global

Os maiores desafios da humanidade*E N E R G IA sustentabilidade de recursosÁGUA ( energia)MEIO-AMBIENTE ( energia) COMIDA ( energia)SAÚDE/DOENÇAS ( energia)POBREZA (~ energia)EDUCAÇÃO, SEGURANÇA P O P U L A Ç Ã O ( ~ energia barata)

-a- A Energia define o accesso à maioria dos outros recursos

Credits/sources: many slides or parts of them came from (websites of): IEA, USDOE BES, NREL, N. Lewis (Caltech), P. Alivisatos, S. Chu (UCB /LBL), A. Nozik, S. Kurtz, D. Ginley (NREL), J. Karni, I. Lubomirsky, I. Maron, G. Hodes (WIS), A. Zaban (BIU), L. Bronicki (Ormat), Y. Lou (CWRU) , G. Crabtree, * after the late R. Smalley (Rice U)

clima

água

alimento

energia

-a- A Energia define o accesso à maioria dos outros recursos

Não exatamente…. A questão é mais: de QUAIS tipos de energia nós

precisamos, QUANDO e ONDE?

(É necessária energia para transformar energia “tipo A” em energia “tipo B”)

O que é energia?Energia (Trabalho): kWh Potência kW(sua conta de luz!) (consumo por pessoa) kW/person ~ 0.7 India (2008 data) ~ 1.8 Brasil

~ 2.1 China ~ 2.4 média

mundial*~ 4.7 Europa

Ocid.~10 EUA

* para prod.de alimentos: 0.14 é a média mundial

Ela está acabando?(Energia se conserva, E=mc2; --> energia nuclear!)

Demanda de Energia Mundial Totalem 2010: ~14.5 TW; em 2050: ~28 – 40 ?? TW

1 TW = 1000 GW1 GW = 1000 MW1 MW = 1000 kW

Estimativas de 2009 (%)

----------------E.U.A ~ 19 U.E ~ 14 FSU ~ 10 Brasil ~ 2.2

Sudeste Asia ~ 25 China ~ 16 Japão ~ 5

India ~ 5 Israel ~ 0.2

Usina de Itaipu, Capacidade de prod.12.5 GWe

1 TW = 1,000,000,000,000 W(Brasil ~ 0.35 TW)1 GW = 1,000,000,000 W (Itaipu ~ 12.5 GWe)1 MW = 1,000,000 W (potência para 1000 EUA residências)

1 kW = 1,000 W (1 aparelho de ar condicionado)Recarregador de celular ~ 5

We

TV ou Laptop, PC ~ 20We

Geladeira + freezer ~ 40We

Lavadoura de roupas ~ 500We

Demanda de Energia Mundial Totalem 2010: ~14.5 TW; em 2050: ~28 – 40 ?? TW

Fontes de energia mundiais por Tipo

TW

for 2010

0

1

2

3

4

5

Petróleo

carvão

Nuclear

ENERGIA: J, Wsec; BTUPOTÊNCIA : W = J/sec

1 TW = 1000 GW1 GW = 1000 MW1 MW = 1000 kW

gás

> 80% da energia

mundial vem de

combustíveis fósseis

-b- Será que podemos depender tanto dos combustíveis fósseis?

Hidro

OutroBio-

massa

Renováveis

Mas..O petróleo vai acabar….

Claro, em algum ponto ele vai acabar,

e, sim,

O petróleo limpo e barato está acabando

mas…

Será que a gente realmente sabe?


From S. Kurtz, NREL; Source: EIA (Energy Information Administration)

Reservas de Petróleo de acordo com vários países

E confiar nas companias petrolíferas não é lá muito melhor…

Reservas de Energia e Recursos

(em número de anos de consumo anual igual a 2000

UltimateRecursos

constante independente de tempo: ~30-50 anos de petróleo

Reservas

Mas lembre-se:“a Idade da Pedra não acabou por falta de

pedras”Sheik Ahmed Zaki Yamani, Ministro do Petróleo Saudita, 1962-1986


Petróleo ≥ 40 ≥ 50Gás ≥ 70 ≥ 200

“Reservas” de Energia e Recursos

(em número de anos de consumo anual igual ao de 2000)

PossíveisRecursos

Petróleo ≥ 40 ≥ 50Gás ≥ 70 ≥ 200Carvão ~ 100 ~

400

Reservas

Então… o carvão resolve os problemas…. e …


carvão aquecimento global


Se por um lado nem todo mundo concorda que

carvão aquecimento global

Poucos contestam o fato de que

NÓS poluímos

nossa ÁGUA, nosso AR e o Planeta.


Então..…existem outras alternativas?

A opção “lógica”:

Energia Nuclear

Por quê?

Pré-

dom

estic

ação

anim

al

Fontes de energia através dos tempos*

* “Mundo ocidental”

-c- Até hoje, novas fontes de energia sempre forneceram mais energia no mesmo peso e

volume que as anteriores

E existem outras alternativas?

• Nuclear • “Lunar” (gravitacional)

Existem outras alternativas?• Nuclear: aqui e longe (incl. geotérmica, solar)

Fontes de energia renováveis

* SOLAR (incl. éolica, hidrelétrica,

biocombustível)

* Geotérmica; marés*, correntes oceânicas/

ondas** “Lunar”

1.2x105 TW ~ 100s TW (x 0.110s TW) 0.22 TWp

(outra) solar

Energia Renovável no Planeta

Eólica~3-8 TW

0.24 TWp

BiomassaIncl. toda a terra ainda não cultivada→ ~5 TW (H2O?) 1.9 TW (0.2 TW sustentável)

Hidrelétrica1.5 TW0. 8 TW

Geotérmica ~1 TW~ 0.03 TW

Mas.…armazenamento

vermelho: existe e sabemos como obterroxo: usada atualmente

0.2 GWp ( ~40 MWc) usina em Golmud, PRChina

Maior usina células solares do mundo(2009)

30 TWp (~ 6 TWC)exigirão 1 usina como essa, Por HORA, pelos próximos ~ 20 anos

Nellis AFB (S. Nevada)

USINAS SOLARES HOJE

03/’12 Potência fotovoltaica global instalada~0.07 TWp

Meta da China>2012≥ 0.002 TWp/ano

Energia Eólica

Parque eólicoOffshore

EÓLICAACUMULADA

10/11~ 0.24 TWp

~ 0.08 TWc

Energia Eólica

Parque eólicoOffshore

EÓLICAACUMULADA

10/11~ 0.24 TWp

~ 0.08 TWc

Maior parque eólico do mundo:

Roscoe Wind Texas, 0.78 GWp

Para se conseguir 10 TWc

5 / por dia por 22 anos

Meta da China:~0.05 TWcem10 anos

BIOCOMBUSTÍVEL:produção 2010

~ 0.1 TWwith 50 x 5 TW

Capacidade de geração de eletricidade do Brasil: ~ 0.1 TW (0.5 kW/capita)

Capacidade de geração de eletricidade de Israel: ~ 0.012 TW (1.6 kW/capita)

Plano de crescimento elétrico da China: 0.1 TW/ano ……

Uma usina como essa, todos os dias,

pelos próximos… 11 anos

10 TW eletricidade a partir de CARVÃO ?

Por isso, “se você quiser, não será um sonho”

Curto prazo (< 2020) Evoluções em tecnologia e engenharia:

e reciclar, reutilizar, reduzir, ou seja, conservar !!

Então, o que devemos / podemos fazer no:

Médio prazo (até 2030-2050): desenvolvimento da ciência aplicada e engenharia

+ Evoluções na ciência básica

A longo prazo(> 2040):

estimular REVOLUÇÕES na ciência….

• Fotossíntese Artificial Eficiente, Viável Economicamente

• Células Solares Baratas e Eficientes: tinta solar ; ótica inteligente?• Fotossíntese Natural Inteligente: engenharia

genética biologia

sintética…… ?

• Vídeo conferências em 3-D (Holographic)

• Hélice de turbina eólica “Memory-shape”

• Energia Nuclear (Mais) Segura e (Mais) Limpa! e…..

• Onde quer que a curiosidade e a criatividade nos levarem!!!

Para fornecer a Energia Alternativa necessária nós (cientistas) precisamos fazer Pesquisa Fundamental

para realizar aquilo que hoje são sonhos, como por exemplo:

“Se VOCÊ quiser, não será um sonho”

Presentes de Deus para a humanidade



Silico

ne

(oxid

e)

Weizmann Institute’s Alternative, Sustainable Energy Research Initiative

Energia: esse é O Desafio Global

Para isso nós precisamos começar…

Vencer o DESAFIO (TW) DA ENERGIApoderá ser o avanço mais importante da humanindade

mas….

Vencê-lo requer que todos nós trabalhemos juntos!



AGORA

fin

Possibilidades em Engenharia Botânica-Agrícola

e ALGAS

ALGAS

Luz

Absorvida noSemicondutor Corrente Elétrica

ee

ee

ee

eeeee

e

Células Solares, como elas funcionam?

As células solares são como um

“escorregador” de elétrons

ALGAS

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