MARÉ-MOTRIZ

MARÉ-MOTRIZ



Sistema de Maré-motriz

Sistema de geração de energia elétrica no qual você utiliza o movimento de fluxo das marés para movimentar uma comporta, que está diretamente ligada a um sistema de conversão, proporcionando assim a geração de eletricidade.
As marés servem para gerar eletricidade que é obtida a partir do movimento regular, a cada 12 horas de elevação (fluxo) e abaixamento (refluxo) do nível do mar.
As marés são uma conseguencia da atração que a lua e o sol exercem sobre a terra, e é justamente a amplitude das marés, ou seja, a diferença entre o nível da maré alta e da maré baixa, que constitui o fator que possibilita o aproveitamento dessa fonte de energia.
No norte da França, em La Rance, há uma usina maremotriz de 240MW, o Canadá estuda a possibilidade, de uma instalação de vários MW (megawatts) na Fundland Ray, a Grã-Bretanha planeja na costa ocidental, uma usina de 16km de comprimento, que produzirá 7 mil megawatts de eletricidade.

Sistema de energia das ondas




O aproveitamento da energia das ondas é feito empregando, um conjunto de bóias distantes uns poucos quilômetros da costa, em que se transforma o movimento superficial do mar em eletricidade, através de um tipo de equipamento que entra em contato com o fundo do mar.
Calculou-se uma potência de 120 mil MW para a costa ocidental da Grã-Bretanha, mais que o atual consumo elétrico britânico. Não se indica prejuízos ambientais causados por tais instalações. No norte da Noruega existe uma instalação desse tipo, em Kvaener-Brug, todas as instalações em funcionamento tem uma potência individual menor que 50KW.

CÉLULAS A COMBUSTÍVEL

CÉLULAS A COMBUSTÍVEL

Células a combustível

Energia fácil e barata, sem gerar poluição, capaz de movimentar veículos e produzir eletricidade para uso comercial e residencial . A célula a combustível se baseia no uso de hidrogênio como combustível e é possível obter energia em grande quantidade, e além disso o produto da queima do hidrogênio é a água, que não polui de forma alguma. Embora o conhecimento do principio de funcionamento da célula a combustível e bastante antigo, o entendimento de como ela realmente funciona é relativamente recente.
Enquanto uma bateria comum leva o seu combustível e o seu comburente no interior, na célula a combustível um gás, como o hidrogênio e o comburente oxigênio são bombeados para o seu interior e a combinação de ambos e os eletrodos especiais resultam em eletricidade, que pode ser usada para alimentar um circuito externo. As vantagens desse sistema são inúmeras, mas a principal está na possibilidade de fornecimento de energia na forma constante e ilimitada. Tipos de células são: MCFC (maltem carbonate fuel cell), SOFC (solid oxid fuel cell), PAFC (phosphoric acid fuel cell), e as mais usuais PEM (protón exchange membrane).
A aplicações recentes deste tipo de energia, o NEBUS é um ônibus da Mercede Bens que utiliza células de hidrogênio com 250KW de potência sem poluição alguma. Subtraindo a potência necessária ao próprio funcionamento da célula, que se converte em calor para a alimentação do sistema elétrico e de ar condicionado, sobra para a propulsão 190KW que corresponde a uma potência de 260CV e autonomia para 250KM, com um tanque de 45m3 de Hidrogênio.

Fonte: www.nea.ufma.br

PEQUENAS CENTRAIS HIDROELÉTRICAS - PCH's

PEQUENAS CENTRAIS HIDROELÉTRICAS - PCH's

PCH's - Pequenas centrais hidroelétricas

Este sistema é o mesmo utilizado nas grandes hidroelétricas, a diferença e que são sistemas pequenos , de baixa potência, tipo Cross-flow de 5 a 100KW, e que podem ser instalados em locais próximos a regiões ribeirinhas, aproveitando o fluxo natural de um rio ou riacho, sem acometer um grave desequilíbrio para a fauna e flora do lugar, pois a o retorno ao rio ou riacho após a geração. No Brasil existe a aplicação deste sistema em algumas regiões principalmente nas regiões do sul, no nordeste este potencial ainda não é muito aplicado.

BIOMASSA

BIOMASSA

Biodigestor

O biodigestor é um sistema utilizado para a produção de gás natural ( Metano - CH4 ), através de um processo anaeróbico na degradação de polímeros orgânicos derivados de matéria biodegradável, resíduos alimenticeis, esgoto, substrato da cana-de-açúcar , vinhaça, esterco orgânico e demais materiais biodegradáveis.
Foi identificado pela primeira vez em 1776 por Alessandro Volta, em 1857 na Índia, nas proximidades de Bombaim houve a primeira instalação para a produção de gás combustível, hoje estima-se que haja naquele país 150000 unidades instaladas. Em outros países como europeus e Asiáticos como a Alemanha e China desenvolve-se a técnica da produção de bio-gás na eliminação de resíduos de esgoto.
O sistema consiste de um Biodigestor, equipamento este feito em alvenaria e localizado a alguns metros abaixo da terra, possui uma câmpula por onde sai o gás, uma entrada de material e uma saída de emergentes, que na verdade é adubo químico de ótima qualidade.
O gás produzido tem suas aplicações na iluminação, uso em fogões, geladeiras e motores de ciclo-otto. No Brasil a primeira aplicação foi na Granja do Torto em Brasília em 1976, de um biodigestor modelo chinês e que vem funcionando contento.
Não é justificativa que um país rico em biomassa, um dos maiores produtores de gado e aves do mundo, grande produtor de resíduos vegetais (cereais), maior produtor de vinhaça do mundo, ainda encontre regiões iluminadas a custo de querosene caro. Lembramos que a Índia tinha a capacidade energética gerada por 4,5 milhões de biodigestores é superior a capacidade energética do Brasil em 1980,e que teria falido por poluição e falta de fertilizante se não fosse os biodigestores.

ENERGIA EÓLICA

ENERGIA EÓLICA

Turbina eólica ( três hélices )

São as mais utilizadas, trata-se de um sistema com grandes palhetas auto ajustáveis de acordo com a posição e velocidade do vento, composta de um gerador interno e um sistema de frenagem o qual controla a velocidade para que esta não venha a danificar o equipamento.
Possuem modelos de geração de 1KW/10Metros até 500KW/ 50 metros de altura. Há aplicações em todo o mundo, no Brasil temos as chamadas fazendas eólicas nas regiões do Ceara, no Parque do Mucuripe que tem potência nominal de 1200KW - 3,8 milhões de KWh por ano, energia suficiente para abastecer uma cidade de 15000 habitantes com 3000 residências. São ótimas para médios e grandes sistemas de geração.

Turbina Darrileus

Sistemas formado por duas lâminas torcidas em forma de arco, colocadas na vertical, ligando a base ao topo da turbina, e giram em torno do seu próprio eixo. São comumente usadas em regiões da Europa.

Turbina Sarvonius

São no formato de duas conchas colocadas de lado uma da outra em posição contraria, e ligadas onde se encontram num eixo vertical, interligado em dois mancais rotativos. Também de pouco uso, mais utilizada em pequenos sistemas de medição anemografica.

ENERGIA SOLAR

ENERGIA SOLAR

Solar Fotovoltaico

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.
Em 1876 foi concebido o primeiro aparato fotovoltaico, advindo dos estudos das estruturas de estado sólido, e apenas em 1956, iniciou-se a produção industrial. Inicialmente utilizada em sistemas espaciais (menor custo e peso) fornecendo a quantidade de energia necessária para longos períodos de permanência no espaço. Com o passar dos anos em decorrência do decréscimo do custo de produção, viabilizada para os sistemas de uso comercial.

Termo Solar

São sistemas que utilizam a energia do sol para o aquecimento de água, para as mais diversas aplicações.
A primeira apresentação deste sistema foi em Paris em 1879,( aquecimento de 1m3 por hora).
É usualmente utilizada em sistemas de aquecimento de água para banho substituindo os chuveiros elétricos, em saunas, piscinas etc..
É constituído de placas solares e reservatório térmico, o funcionamento do sistema é simples, e um sistema de termo sifão (circulação natural) por diferença de densidade em que à água quente por ser mais leve tem seu peso fluxo dirigido pela água fria que vem do reservatório localizado acima dos coletores.
Atualmente é utilizada em todo o mundo principalmente nas regiões frias,. em hotéis, residências entre outras aplicações.

SEGS - Sistemas de geração de energia solar

São sistemas baseados no mesmo principio de funcionamento e geração de energia elétrica das usinas hidroelétricas, são chamados de usinas Termosolares só que o principio ativo chama-se sol e não água.
O funcionamento e através de um grupo de coletores solares por onde passa a água, esta é aquecida entra em contado com um segundo elemento que é um tipo de óleo, este e superaquecido, ocorre o processo de evaporação, o ar quente desloca-se por um duto até uma turbina que é posta em funcionamento gerando assim, alguns Quilowatts de energia.
Coletores tipo calha são empregados a anos na Califórnia. Em 1984 foi colocado em operação a primeira delas com potência de 14MW. No Brasil existe estudos feitos pela Chesf que mostram duas regiões na Paraíba ,ótimas para a aplicação do modelo.

Energia fotovoltaica

A energia fotovoltaica é fornecida de painéis contendo células fotovoltaicas ou solares que sob a incidência do sol geram energia elétrica. A energia gerada pelos painéis é armazenada em bancos de bateria, para que seja usada em período de baixa radiação e durante a noite (fig. 6).
A conversão direta de energia solar em energia elétrica é realizada nas células solares através do efeito fotovoltaico, que consiste na geração de uma diferença de potencial elétrico através da radiação. O efeito fotovoltaico ocorre quando fótons (energia que o sol carrega) incidem sobre átomos (no caso átomos de silício), provocando a emissão de elétrons, gerando corrente elétrica. Este processo não depende da quantidade de calor, pelo contrário, o rendimento da célula solar cai quando sua temperatura aumenta.
O uso de painéis fotovoltaicos para conversão de energia solar em elétrica é viável para pequenas instalações, em regiões remotas ou de difícil acesso. É muito utilizada para a alimentação de dispositivos eletrônicos existentes em foguetes, satélites e astronaves.
O sistema de co-geração fotovoltaica também é uma solução; uma fonte de energia fotovoltaica é conectada em paralelo com uma fonte local de eletricidade. Este sistema de co-geração voltaica está sendo implantado na Holanda em um complexo residencial de 5000 casas, sendo de 1 MW a capacidade de geração de energia fotovoltaica. Os Estados Unidos, Japão e Alemanha têm indicativos em promover a utilização de energia fotovoltaica em centros urbanos. Na Cidade Universitária - USP - São Paulo, há um prédio que utiliza este tipo de fonte de energia elétrica.
No Brasil já é usado, em uma escala significativa, o coletor solar que utiliza a energia solar para aquecer a água e não para gerar energia elétrica.

Energia eólica
Os moinhos de ventos são velhos conhecidos nossos, e usam a energia dos ventos, isto é, eólica, não para gerar eletricidade, mas para realizar trabalho, como bombear água e moer grãos. Na Pérsia, no século V, já eram utilizados moinhos de vento para bombear água para irrigação.
A energia eólica é produzida pela transformação da energia cinética dos ventos em energia elétrica. A conversão de energia é realizada através de um aerogerador que consiste num gerador elétrico acoplado a um eixo que gira através da incidência do vento nas pás da turbina.
A turbina eólica horizontal (a vertical não é mais usada), é formada essencialmente por um conjunto de duas ou três pás, com perfis aerodinâmicos eficientes, impulsionadas por forças predominantemente de sustentação, acionando geradores que operam a velocidade variável, para garantir uma alta eficiência de conversão (fig.4).
A instalação de turbinas eólicas tem interesse em locais em que a velocidade média anual dos ventos seja superior a 3,6 m/s.
Existem atualmente, mais de 20 000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo (principalmente no Estados Unidos). Na Europa, espera-se gerar 10 % da energia elétrica a partir da eólica, até o ano de 2030.

O Brasil produz e exporta equipamentos para usinas eólicas, mas elas ainda são pouco usadas. Aqui se destacam as Usinas do Camelinho (1MW, em MG), de Mucuripe (1,2MW) e da Prainha (10MW) no Ceará, e a de Fernando de Noronha em Pernambuco.
Energia das marés A energia das marés é obtida de modo semelhante ao da energia hidrelétrica.
Constrói-se uma barragem, formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré é alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina e produzindo energia elétrica, e na maré baixa o reservatório é esvaziado e água que sai do reservatório, passa novamente através da turbina, em sentido contrário, produzindo energia elétrica (fig. 5). Este tipo de fonte é também usado no Japão e Inglaterra.
No Brasil temos grande amplitude de marés, por exemplo, em São Luís, na Baia de São Marcos (6,8m), mas a topografia do litoral inviabiliza economicamente a construção de reservatórios.

Imagem: Caixa de concreto por onde, no sobe e desce das marés, passa a água do mar cuja energia é aproveitada na geração de eletricidade.

Energia geotérmica

Energia geotérmica é a energia produzida de rochas derretidas no subsolo (magma) que aquecem a água no subsolo.
Na Islândia, que é um país localizado muito ao Norte, próximo do Círculo Polar Ártico, com vulcanismo intenso, onde a água quente e o vapor afloram à superfície (gêiseres- fig. 3) ou se encontram em pequena profundidade, tem uma grande quantidade de energia geotérmica aproveitável e a energia elétrica é gerada a partir desta.

As usinas elétricas aproveitam esta energia para produzir água quente e vapor. O vapor aciona as turbinas que geram quase 3 000 000 joules de energia elétrica por segundo e a água quente percorre tubulações até chegar às casas.
Nos Estados Unidos da América há usinas deste tipo na Califórnia e em Nevada. Em El Salvador, 30% da energia elétrica consumida provém da energia geotérmica.

xxMila

fonte:www.escolaviva.com.br

Energia nuclear
Este tipo de energia é obtido a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia.
Urânio enriquecido - o que é isto?
Sabemos que o átomo é constituído de um núcleo onde estão situados dois tipos de partículas: os prótons que possuem cargas positivas e os nêutrons que não possuem carga.
Em torno do núcleo, há uma região denominada eletrosfera, onde se encontram os elétrons que têm cargas negativas. Átomos do mesmo elemento químico, que possuem o mesmo número de prótons e diferentes número de nêutrons são chamados isótopos. O urânio possui dois isótopos: 235U e 238U. O 235U é o único capaz de sofrer fissão. Na natureza só é possível encontrar 0,7 % deste tipo de isótropo. Para ser usado como combustível em uma usina, é necessário enriquecer o urânio natural. Um dos métodos é “filtrar” o urânio através de membranas muito finas. O 235U é mais leve e atravessa a membrana primeiro do que o 238U. Esta operação tem que ser repetida várias vezes e é um processo muito caro e complexo. Poucos países possuem esta tecnologia para escala industrial.

O urânio é colocado em cilindros metálicos no núcleo do reator que é constituído de um material moderador (geralmente grafite) para diminuir a velocidade dos nêutrons emitidos pelo urânio em desintegração, permitindo as reações em cadeia. O resfriamento do reator do núcleo é realizado através de líquido ou gás que circula através de tubos, pelo seu interior. Este calor retirado é transferido para uma segunda tubulação onde circula água. Por aquecimento esta água se transforma em vapor (a temperatura chega a 320oC) que vai movimentar as pás das turbinas que movimentarão o gerador, produzindo eletricidade (fig. 2).
Depois este vapor é liquefeito e reconduzido para a tubulação, onde é novamente aquecido e vaporizado.
No Brasil, está funcionado a Usina Nuclear Angra 2 sendo que a produção de energia elétrica é em pequena quantidade que não dá para abastecer toda a cidade do Rio de Janeiro.
No âmbito governamental está em discussão a construção da Usina Nuclear Angra 3 por causa do déficit de energia no país.
Os Estados Unidos da América lideram a produção de energia nuclear e nos países França, Suécia, Finlândia e Bélgica 50 % da energia elétrica consumida, provém de usinas nucleares.

Energia térmica
Nas usinas termoelétricas a energia elétrica é obtida pela queima de combustíveis, como carvão, óleo, derivados do petróleo e, atualmente, também a cana de açúcar (biomassa).
A produção de energia elétrica é realizada através da queima do combustível que aquece a água, transformando-a em vapor. Este vapor é conduzido a alta pressão por uma tubulação e faz girar as pás da turbina, cujo eixo está acoplado ao gerador. Em seguida o vapor é resfriado retornando ao estado líquido e a água é reaproveitada, para novamente ser vaporizada.
Vários cuidados precisam ser tomados tais como: os gases provenientes da queima do combustível devem ser filtrados, evitando a poluição da atmosfera local; a água aquecida precisa ser resfriada ao ser devolvida para os rios porque várias espécies aquáticas não resistem a altas temperaturas.
No Brasil este é o segundo tipo de fonte de energia elétrica que está sendo utilizado, e agora, com a crise que estamos vivendo, é a que mais tende a se expandir.

Energia hídrica
Nas usinas hidrelétricas, a energia elétrica tem como fonte principal a energia proveniente da queda de água represada a uma certa altura. A energia potencial que a água tem na parte alta da represa é transformada em energia cinética, que faz com que as pás da turbina girem, acionando o eixo do gerador, produzindo energia elétrica.
Utiliza-se a energia hídrica no Brasil em grande escala, devido aos grandes mananciais de água existentes.
Atualmente estão sendo discutidas fontes alternativas para a produção de energia elétrica, pois a falta de chuvas está causando um grande déficit na oferta de energia elétrica. A maior usina hidrelétrica do Brasil é a de Itaipu (Foz de Iguaçu) que tem capacidade de 12600 MW (fig.1).

Figura 1 - Usina hidrelétrica de Itaipu, na fronteira do Brasil com o Paraguai.

Neste blog falaremos sobre Fontes de Energia Alternativa.

No Brasil a maior quantidade de energia elétrica produzida provém de usinas hidrelétricas (cerca de 95%). Em regiões rurais e mais distantes das hidrelétricas centrais, têm-se utilizado energia produzida em usinas termoelétricas e em pequena escala, a energia elétrica gerada da energia eólica.

xx Mila