ENERGIA HIDRÁULICA

Energia Hidráulica
A água é o recurso natural mais abundante na Terra: com um volume estimado de 1,36 bilhão de quilômetros cúbicos (km3) recobre 2/3 da superfície do planeta sob a forma de oceanos, calotas polares, rios e lagos. Além disso, pode ser encontrada em aquíferos subterrâneos, como o Guarani, no Sudeste brasileiro. A água também é uma das poucas fontes para produção de energia que não contribui para o aquecimento global – o principal problema ambiental da atualidade. E, ainda, é renovável: pelos efeitos da energia solar e da força da gravidade, de líquido transforma-se em vapor que se condensa em nuvens, que retornam à superfície terrestre sob a forma de chuva. Por esses motivos, a água é usada para produzir eletricidade.

O que é a Energia Hidráulica?

Quando chove nas colinas e montanhas a água concentra-se em rios correntes que se deslocam para o mar. O movimento ou a queda da água contém energia cinética que pode ser aproveitada como fonte de energia. Energia hidroelétrica é a eletricidade produzida através do movimento da água. A energia hidroelétrica usa a energia cinética da água para produzir eletricidade.
Normalmente constroem-se diques que param o curso da água acumulando-a num reservatório a que se chama barragem. Noutros casos, existem diques que não param o curso natural da água, mas obriga-a a passar pela turbina de forma a produzir eletricidade.
Quando se abrem as comportas da barragem, a água presa passa pelas lâminas da turbina fazendo-a girar.
A partir do movimento de rotação da turbina, o gerador ligado a turbina transforma a energia mecânica em eletricidade.

Como a água pode ser transformada em eletricidade?

Como já vimos uma usina hidrelétrica é equipada com gigantescas turbinas movimentadas pela água de um reservatório e mediante a manobra de comportas, a água adentra a uma tubulação e é acelerada para um estreitamento em funil do cano antes de entrar na turbina, que é atingida por um violento impacto da água e passa a girar vertiginosamente. São ligadas a uma estrutura formada por vários imãs envolvidos por uma espiral de fios condutores. Pelo princípio básico do eletromagnetismo, um fio condutor que se movimenta em um campo magnético é percorrido por uma corrente elétrica. A turbina de armazenamento funciona só nas horas de pico, quando a demanda diminui, a água é bombeada de volta á bacia de retenção. Para tal operação utiliza-se bombas centrífugas. Quando há grande desnível entre o reservatório e a sala das turbinas, a velocidade do fluxo é determinada apenas pela gravidade.
A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional¹ da água contida numa represa elevada. Antes de se tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de rotação². O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.

Obs:

1- Energia potencial gravitacional : para ter esse tipo de energia é preciso ter altura (h). É quando a água esta no reservatório.
Ep= m.g.h

2- Energia Cinética: para ter esse tipo de energia é preciso ter velocidade (V). É quando são abertas as comportas, que a água ganha bastante velocidade.
m.V² = Ec
2

O gerador:

O gerador é um dispositivo que funciona com base nas leis da indução eletromagnética. Em sua forma mais simples, consiste numa espira em forma de um círculo. Ela fica imersa num campo magnético e roda em torno de um eixo perpendicular às linhas dessa área.
Quando fazemos a espira girar com movimento regular, o fluxo magnético¹ que atravessa sua superfície varia continuamente. Surge assim, na espira, uma corrente induzida periódica. A cada meia volta da espira o sentido da corrente se inverte, por isso ela recebe o nome de corrente alternada.

OBS:

1- Fluxo Magnético
É a quantidade de linhas de “B” que atravessam uma determinada superfície.
B = campo magnético

A variação do fluxo magnético produz corrente elétrica. Por isso conseguimos obter energia elétrica através da água.

ENERGIA BIOLÓGICA

Energia biológica é toda aquela energia que é natural, ou seja, vinda de animais e de material vegetal, permitindo aos seres humanos desfrutar dela por muito tempo, desde que se saiba fazer o manejo correto para garantir o seu ciclo (por exemplo, com o reflorestamento). E é renovável, no sentido de que toda a energia obtida da biomassa veio de processos biológicos que aproveitaram a energia solar, essa energia se não aproveitada pelos humanos acaba retornando ao ambiente através da digestão e da putrefação das plantas.

Importância da Bioenergia:

* Garantir a disponibilidade de energia nos próximos séculos.
* A bioenergia pode contribuir para a redução do CO2 na atmosfera e consequentemente a redução do efeito estufa.
* Podemos tornar o lixo que é inevitável, mais útil.
* Redução da importação de energia já que a biomassa geralmente é local.

Técnicas de Conversão:

* Combustão (libera calor, que pode gerar eletricidade);
* Gaseificação (a maioria das técnicas ainda estão em desenvolvimento);
* Fermentação (Usada para criar um biogás);

Obs: Dependendo da técnica de conversão, a bionergia pode ser transformada nos seguintes produtos: eletricidade, calor e combustíveis.

ENERGIA GEOTÉRMICA

Esta é a energia que a terra nos dá. No interior da terra existem reservatórios de água, que em contato com o magma fica muito quente, esta água quente é extraída por meio de encanamentos especiais, para resistir a grande temperatura (em média 148º Celsius), e é levada até a superfície.

O vapor desta água que é levada até uma central elétrica geotérmica faz girar as laminas da turbina. A energia mecânica da turbina é transformada em energia elétrica através do gerador. Após este vapor ser utilizado a água volta para o centro da terra, para ser novamente aquecida.
Hoje este é um método muito caro de ser utilizado, mas no futuro poderá ser utilizado por usar uma energia renovável.

ENERGIA

Atualmente, uma das principais fontes de energia existente é o petróleo, mas é um dos principais responsáveis pelo efeito estufa e pelos conflitos e guerras entre os paises, principalmente aqueles paises que dependem muito dessa fonte energética como os Estados Unidos, os paises do oriente médio e vários outros.
Em conseqüência disso vários países estão investindo muito dinheiro em projetos que utilizam as fontes de energia alternativa como a energia solar, a energia eólica, a energia geotérmica, a energia obtida através dos mares, a energia nuclear, a energia hidroelétrica e energia termoelétrica. Essas fontes de energia alternativas citadas são as mais abordadas em projeto para uma menor contribuição para o aquecimento da Terra.

Energia Solar
Energia obtida pelo aproveitamento das radiações solares. Tem duas grandes vantagens: a sua abundância e a sua condição de recurso renovável e não contaminante. A técnica moderna utiliza a energia solar para diversos fins: domésticos (em forma de aquecimento doméstico ou da água), fornos solares, depuradores e evaporadores de água do mar, etc.

Energia Eólica
É aquela energia que aproveita o vento, ou seja, o ar em movimento. É a mais econômica de todas as formas de energia e uma das primeiras utilizadas pelo homem.

Energia Geotérmica
É a energia devida ao calor interno da Terra. Este calor provoca a evaporação de grandes quantidades de água nas camadas profundas do solo e a sua saída violenta para a superfície. A crise energética de que padece o mundo faz com que sejam procuradas possíveis energias alternativas. A energia geotérmica foi utilizada pelo homem desde os tempos mais remotos; basta recordar o uso que foi feito das águas termais. Nas zonas que poderíamos chamar privilegiadas, é possível aproveitar as emanações para fins de aquecimento ou produção de eletricidade.

Energia do mar
Os oceanos podem ser uma fonte de energia para iluminar as nossas casas e empresas. Atualmente, o aproveitamento da energia dos mares é apenas experimental e raro.

Energia Nuclear
A que se encontra armazenada nos núcleos atômicos e se liberta por cisão (fissão) dos núcleos pesados, ou por síntese (fusão) dos núcleos leves. Constitui a forma de energia mais moderna e de maior rendimento com que conta o homem para o seu serviço. Atualmente é utilizada para a obtenção de eletricidade, de isótopos radioativos, em Radiologia, em Medicina, etc.

Energia hidroelétrica
Nome que se dá à corrente elétrica industrial que se destina à iluminação, à impulsão de motores, produção de calor, etc. Em geral é obtida em centrais hidroelétrica, aproveitando as diferenças do nível da água, ou em centrais térmicas, mediante a utilização de um combustível adequado. A unidade de potência elétrica é o watt, que equivale a um joule por segundo; na prática emprega-se o quilowatt, equivalente a mil watts.

Energia termoelétrica
A energia termoelétrica é produzida a través de carvões vegetais, que em Portugal não existem. O carvão é queimado e com a sua pressão faz com que as turbinas funcionem.

ENERGIA NUCLEAR

Energia nuclear consiste no uso controlado das reações nucleares para a obtenção de energia para realizar movimento, calor e geração de eletricidade. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio (demonstrado por Albert Einstein) que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento, podendo transformar-se em outro ou em outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras. Existem duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor:
1) Fissão: O núcleo de um elemento químico pesado (urânio, plutônio ou tório) bombardeado por um nêutron divide-se em duas partes maiores e alguns nêutrons, sofrendo uma cisão denominada FISSÃO e a soma das massas resultantes tem massa inferior à soma das massas do núcleo bombardeado e do nêutron.
2) Fusão ou Reação Termonuclear: O núcleo de um elemento químico leve [isótopos do H2 (deutério e trítio)] recebe um nêutron ou dois núcleos de elementos leves [isótopos do H2 (deutério e trítio), He e Li], que se fundem, produzindo, em ambos os casos, um elemento químico mais pesado, mas as partes resultantes da fusão têm massa inferior à soma dos elementos iniciais.

A fissão nuclear do urânio é a principal aplicação civil da energia nuclear. É usada em centenas de centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Brasil, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coreia do Norte, Paquistão e Índia, entre outros. A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis. A nova geração de usinas nucleares, denominada G3+, incorpora conceitos de segurança passiva, pelos quais todos os sistemas de segurança da usina são passivos, o que as tornam intrinsecamente seguras. A próxima geração (G4), ainda em projeto conceitual, será baseada nos chamados Reatores Rápidos, que podem usar combustível já utilizado nas usinas atuais e reprocessados. O processo baseia-se em aquecer suficientemente núcleos de deutério até obter-se o estado plasmático. Neste estado, os átomos de hidrogênio se desagregam permitindo que ao se chocarem ocorra entre eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande quantidade de energia útil. A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do material no estado plasmático já que não existem reservatórios capazes de suportar as elevadas temperaturas a ele associadas. Um meio é a utilização do confinamento magnético.Considerada como vilã no passado, a Energia Nuclear passou gradativamente a ser defendida por ecologistas por não gerarem gases de efeito estufa. Usinas nucleares
O elemento fundamental é o reator que é comparável a uma fornalha onde utilizamos o combustível nuclear para a produção do calor que vai aquecer na caldeira a água, gerando vapor para a turbina, e esta turbina, por sua vez, moverá o gerador que produz a energia elétrica. O conjunto é uma máquina térmica com a fornalha substituída pelo reator nuclear. O combustível produz o calor pela fissão e necessita de um Refrigerante, que é o veículo pelo qual o calor é retirado do reator de modo a aquecer a água e transformá-la no vapor, que acionará a turbina.
O moderador serve para diminuir a velocidade dos nêutrons que intervêm na reação nuclear, tornando-os lentos a fim de aumentar a probabilidade de ocorrência de fissão. A moderação pode ser feita pela injeção de boro no circuito primário ou pelo uso de barras de controle.
Reatores nucleares não explodem como bombas nucleares, porque foram construídos com características diferentes. O nível de enriquecimento do combustível nuclear (3%) não é suficiente para isto. O que pode acontecer é uma explosão de origem térmica, causada por perda do controle da reação e deficiência dos sistemas de refrigeração do vaso do reator.

ENERGIA EÓLICA

Energia eólica é a energia cinética contida nas massas de ar em movimento (vento). Os ventos são gerados pela diferença de temperatura da terra e das águas, das planícies e das montanhas, das regiões equatoriais e dos pólos do planeta Terra. A quantidade de energia disponível no vento varia de acordo com as estações do ano e as horas do dia. A topografia e a rugosidade do solo também tem grande influência na distribuição de freqüência de ocorrência dos ventos e de sua velocidade em um local. Além disso, a quantidade de energia eólica extraível numa região depende das características de desempenho, altura de operação e espaçamento horizontal dos sistemas de conversão de energia eólica instalados. É uma abundante fonte de energia, renovável, limpa e disponível em todos os lugares e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito-estufa. A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota. Além disso, as turbinas eólicas podem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados. Atualmente utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trate de requisitos limitados de energia elétrica. O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 2005 o custo da energia eólica era cerca de um quinto do que custava no final dos anos 90, e essa queda de custos deve continuar com a ascensão da tecnologia de produção de grandes aerogeradores. No ano de 2003 a energia eólica foi a forma de energia que mais cresceu nos Estados Unidos. A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos investimentos de capital, e baixos custos de manutenção. Isto é particularmente verdade para o caso da energia eólica, onde os custos com a construção de cada aerogerador pode ficar na casa dos milhões de reais, os custos com manutenção são baixos e o custo com combustível é zero. Apesar de não queimar combustível fóssil e não emitir poluentes, a energia eólica não é totalmente desprovida de impactos ambientais. Ela pode nos trazer muitos problemas, como alterar paisagens com suas torres e hélices e ameaçar pássaros quando são instaladas em rotas de migração. Também pode emitir um certo nível de ruído (de baixa freqüência), que pode causar algum incômodo. Além disso, ainda pode causar interferência na transmissão de televisão. Mas de uma coisa podemos ter certeza, que a energia eólica será cada vez mais utilizada como a energia geral no mundo, pois apresenta um custo reduzido em relação a outras opções de energia.

COMO FUNCIONA A ENERGIA EÓLICA

Como funciona a energia eólica - parte 1


Como funciona a energia eólica - parte 2



Como funciona a energia eólica - parte 3

ENERGIA SOLAR

O Sol é a estrela central do nosso sistema planetário solar. A luz solar demora 8 minutos e 18 segundos para chegar à Terra e essa luz é tranformada em energia para que ela possa ser utilizada.
A energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa proveniente do Sol. Ela é usada principalmente para o aquecimento da água e para a produção de eletricidade. Os métodos de captação da energia solar classificam-se em diretos ou indiretos:

Direto: quando há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem. Exemplos:
- A energia solar atinge uma célula foto voltaica criando electricidade.
- A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor.
Indireto: quando é necessária mais do que uma transformação para que surja energia utilizável. Exemplo:
- Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol.

Esse tipo de energia proporciona muitas vantagens ao ser humano e ao meio ambiente como:
- A energia solar não polui durante seu uso.
- 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. Porém também existem desvantagens, como:
- 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 sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens, 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).

Já existem usinas solares onde elas captam a luz do Sol e a transformam em energia, sem causar danos ao meio ambiente, apesar de exigir que o local de sua instalação seja aplainado e liberado de obstáculos. Geralmente suas instalações se situam em regiões ensolaradas, de pouca nebulosidade. Porém esta usina não funciona a noite, e ao nascer do Sol e no poente, sua eficiência cai drasticamente. Sua utilização ainda é apenas relegada a um segundo plano, apenas fornecendo energia elétrica suplementar a redes de distribuição.

Usina Solar da Califórnia

ECONOMIA DE ENERGIA: UMA GUERRA CONTRA O DESPERDÍCIO

Nos dias de hoje, há muito desperdício, como por exemplo o desperdício de energia elétrica. Esse desperdício acontece diariamente no mundo todo, e não só nos lares, fábricas, lojas e outros locais como esses. Isso também acontece nas empresas fornecedoras, nas fases de geração, transmissão e distribuição. No nosso país a média de perda de energia é de mais ou menos 17%, mas o que surpreende mesmo é que em alguns estados, a perda de energia gerada é de até 30%, um resultado impressionante, o que comprova que temos muito que melhorar. Não podemos esquecer que nós seres humanos também desperdiçamos muita energia como, por exemplo, ficamos muito tempo no chuveiro, ligamos mais que um aparelho ao mesmo tempo, deixamos lâmpadas ligadas quando é dia ou até mesmo quando não estamos em casa e muitas outras formas. Mas nós podemos mudar isso, tomando medidas necessárias. Uma medida que já tem há tempo para diminuir essa perda é o horário de verão. A nós resta nos conscientizar, e utilizar de uma maneira adequada a iluminação, os eletrodomésticos e outras coisas mais, que com certeza agindo assim essa perda diminuirá e muito.

MARES DE ESPERANÇA, UMA ENERGIA DIFERENTE

Nunca os mares foram tão importantes quanto agora.

Não vamos tirar água salgada dele, não vamos tomar essa água, vamos é ter esperança de mais energia, através das ondas do mar.
Um grande número de cientistas estão pesquisando sobre a ideia de adquirirmos energia elétrica por meio das ondas do mar.
Apesar da ideia estar apenas começando, já surgem expectativas de como seria essa energia, será que seria mais barata ou mais cara que a energia de hoje?
Bom, isso temos que esperar para ver, pois ainda nada se concretizou, mas não tenha dúvida, é uma grande ideia, uma grande inovação.
Mas perguntas vão surgir, cera que vai dar certo? Todos os países vão ter energia por meio das ondas? O que se sabe é que os países Europeus se reuniriam em torno da ideia e estão apostando nesse tipo de energia.
Portugal já teria seu campo de máquinas, a Grã – Bretanha poderia diminuir custos, pois geraria 20% da energia que necessita, através de ondas e marés.
Mas tomara que não fique só na grande Europa, e que chegue esse novo tipo de energia para todos os países.
Seria muito bom e uma grande inovação para o mundo.

COMO FUNCIONA?