ENERGIA
ENERGIA, fator primordial para o desenvolvimento das civilizações, desde as mais remotas até a contemporaneidade.
Mas o que entendemos por ENERGIA? Na maioria das vezes quando se pronuncia a palavra ENERGIA somos intuitivamente levados a pensar na energia elétrica, isto é, a energia de que estamos acostumados a usar no nosso dia-a-dia e que como num passo de mágica faz funcionar os nossos eletrodomésticos com um simples apertar de uma tecla de um comando remoto ou de um elementar interruptor.
Dela conhecemos apenas os seus efeitos através de uma lâmpada ou de um aquecedor, de um chuveiro elétrico ou do movimento das pás de um ventilador ou do ar refrigerado de um aparelho de ar condicionado.
Dificilmente questionamos como ela e gerada, como chega até aos nossos lares, às indústrias, à via pública aos letreiros luminosos espalhados aos montes pela cidade ou mais recentemente nas mais diferentes informações e imagens que nos chegam através da TV e da internet.
Mas será que energia é apenas isto? Na verdade não! O conceito de energia é bem mais amplo e depende basicamente do enfoque a ser dado.
A palavra energia pode representar, por exemplo, um estado de espírito, a capacidade de realizar um trabalho, o trabalho armazenado nas moléculas de um corpo, um estado de transição da matéria, etc.
O conceito de Energia pode ainda ser filosófico – vigor, atividade, força moral, virtude.
Por outro lado a Energia pode ainda ser entendida como um estado de repouso ou de movimento de um corpo, segundo um plano tomado como referência no campo gravitacional da Terra.
Finalmente, a Energia pode ainda ser encarada sob as mais diferentes manifestações, como por exemplo, na força de coesão dos átomos da matéria, nos cursos de água, no movimento das marés, na ação do vento, nos combustíveis fósseis, nos vegetais, na combustão da matéria, na força muscular dos homens e dos animais, na atração gravitacional, no calor próprio da Terra, nas emanações eletromagnéticas do sol, no equilíbrio do universo, na NATUREZA, enfim.
Abstraindo-nos das conceituações puramente filosóficas e com base nos conceitos da termodinâmica clássica, a característica mais importante da energia é que ela não pode, por nenhum meio, ser criada ou destruída, muito embora possa ser transformada. O limite máximo dessa transformação é definido pela sua forma calorífica, isto é a degradação da ENERGIA.
Segundo nos ensina o princípio de CARNOT, o calor não pode ser totalmente transformado em trabalho.
A célebre teoria de EINSTEIN nos diz da transformação da massa em energia e consequentemente de energia em massa (princípio da relatividade restrita), que em linguagem matemática está representada pela equação DE = Dmc2.
Feitas estas considerações vamos nos fixar no conceito clássico de ENERGIA como sendo a capacidade de realizar trabalho, isto é a energia de que necessitamos para impulsionar o progresso sócio-econômico de uma nação.
Nos primórdios, quando do aparecimento do homem na face da terra, as únicas energias que ele conhecia e utilizava eram a sua própria energia muscular e a de determinados animais.
Com o passar do tempo o homem descobriu no vento uma nova forma de energia que poderia lhe ser útil de várias maneiras. Assim, registra a história, que a energia cinética do vento foi pela primeira vez empregada pelo homem para bombeamento de água e moagem de grãos por meio de cata-ventos, fato este ocorrido na Pérsia lá pelos idos do ano 200 aC.
Na verdade, o pioneirismo do uso prático da energia eólica pelo homem é bastante contraditório! Há quem afirma que os egípcios, já no ano 2800 aC faziam uso do vento para acionar as velas dos navios como energia auxiliar à energia muscular dos escravos no manuseio dos remos, e também na moagem de grãos.
. A partir daí outras civilizações começaram a tirar proveito da força do vento, como por exemplo, os muçulmanos que construíram os seus moinhos de vento.
A energia eólica passou então a ser uma fonte primária de energia que encontrou seguidores em todo o mundo com o emprego de cata-ventos, que transformada em energia mecânica foi empregada no bombeamento de água, moagem de grãos e até mesmo na movimentação de algumas máquinas de serraria.
Foi, no entanto, no Século XX que a energia cinética dos ventos começou a ser empregada para gerar energia elétrica de corrente contínua por meio de aerogeradores, os quais com o desenvolvimento da tecnologia resultou em máquinas eólicas que possibilitaram obter não apenas corrente contínua mais, e também, corrente alternada.
Porém muito antes disso a energia empregada para iluminação, quer de vias públicas ou em prédios de um modo geral, era obtida por meio de tochas, velas, lampiões alimentados com azeite de mamona., álcool e acetileno.
Por volta de 1860 conforme nos ensina o engenheiro Marcelo Renato de Cerqueira Paes, autor do livro DO AZEITE DE MAMONA À ELETRICIDADE, publicado em 1994, a iluminação pública passou a ser feita com querosene, fato ocorrido no Século XIX na cidade de João Pessoa conforme consta do livro acima já referido.
RETROSPECTIVA
Segundo relatos de historiadores, biólogos, e paleontólogos, foi no período Paleolítico ou Idade da Pedra Lascada, (7.000 a 3.000 aC), a etapa mais antiga de uma das divisões da Pré-História e consequentemente a mais antiga da evolução do homem, onde surgiu o HOMO SAPIENS, evolução esta acompanhada de um desenvolvimento cultural que se perpetuou ao longo dos tempos até os dias atuais.
A palavra, paleolítico, tem origem no idioma grego e refere-se ao período da Pré-História no qual o homem fabricou os primeiros artefatos usando como matéria prima a pedra.
A sociedade paleolítica não conhecia a pecuária e nem a agricultura. A alimentação era obtida da Natureza colhendo grãos, raízes e frutas e a carne vinha da caça e da pesca. A culinária do homem paleolítico ainda não conhecia o fogo, logo os alimentos eram ingeridos da maneira como a Natureza os produzia. Consumiam a carne crua dos animais abatidos. Aproveitavam o couro dos animais para fazer o respectivo vestuário.
Os instrumentos e ferramentas necessárias para caçar e pescar eram todos feito de pedra, osso e madeira. Faziam artesanalmente, com tais materiais, lanças, martelo, facas, pontas de flecha, agulhas de osso etc, e a “linha” para costura de suas vestes era feita de tiras de couro curtido, tendões e ou vísceras secas ao sol.
Já naquela época as mulheres se preocupavam com a beleza e usando materiais tipo conchas, osso, marfim e âmbar, produziam adornos que serviam para evidenciar a beleza feminina.
A organização social do homem paleolítico era do tipo familiar e constituída de pequenos grupos humanos. Eram nômades por natureza e se deslocavam constantemente em busca de alimentos. Tinham como habitação as cavernas, algumas copas de arvores, cabanas feitas com galhos de arvores e cobertas com folhas, e algumas tendas feitas com a pele dos animais.
O homem paleolítico acreditava na vida após a morte e enterrava os seus mortos debaixo de lajes onde colocavam vestes, adornos, armas e oferendas. A comunicação entre eles era feita através de gestos, sinais, pinturas e desenhos.
Tais pinturas, como eram gravadas ou traçadas na rocha, no interior de cavernas, em abrigos rochosos ou mesmo ao ar livre, ficaram conhecidas como pinturas rupestres. Somente muito depois é que o homem paleolítico começou a usar a voz como forma de comunicação.
As únicas formas de energia que conheciam eram provenientes de sua própria força muscular e a dos animais que com eles conviveram.
Da energia dos ventos e das correntes hídricas, muito embora a sua disposição, o homem paleolítico não sabia transformá-las em energia utilizável. Muito tempo depois, ainda no período paleolítico, o homem começou a entrar em contato com o fogo passando a usá-lo como elemento de aquecimento e posteriormente empregado no cozimento dos alimentos.
Não existem na literatura pertinente registros que comprovem que o fogo tenha sido uma invenção do homem, assim como não existem comprovações de que o surgimento do fogo tenha sido descoberto por acaso exatamente porque, naquela época, não haviam documentos escritos sobre o homem e nem sobre a vida.
O que se sabe, com relação ao fogo, decorre de suposições, conjecturas, lendas mitológicas ou mesmo eventualidades as quais nos induz a acreditar que o homem observou algo brilhante, portanto uma chama, de cor avermelhada, com liberação de calor, surgindo espontaneamente do solo, manifestação esta que foi então denominada de fogo.
Não existem registros cronológicos que comprovem quando, como e onde aconteceu tal manifestação exotérmica. Sabe-se que o homem, depois de ter tomado conhecimento da existência do que veio a denominar de fogo, passou a usá-lo, e com base nas observações decorrentes do próprio uso começou a descobrir como ativá-lo, mantê-lo acesso e até mesmo fazê-lo surgir.
Alguns historiadores acham que o fogo surgiu na era paleolítica como uma decorrência de erupções vulcânicas, ou como resultado do contato de dois ou mais galhos de arvores que se atritavam constantemente por força do vento, ou pelo constante e vigoroso atrito de dois pedaços de madeira seca resultando na liberação de calor.
Observou o homem que a ação do vento em uma brasa originava uma chama, muito embora ele não entendesse por que isto acontecia.
Descobriu também que o choque entre duas pedras gerava uma faísca que em contato direto com gravetos e folhas secas, auxiliadas por uma corrente de ar produzia uma chama.
Descobriu finalmente o homem paleolítico que a ação do vento natural ou mesmo por meio de um sopro poderia reativar a chama em um pedaço de madeira em brasa.
Dessas observações o homem aprendeu que poderia usar o fogo em seu próprio benefício e ao descobrir como poderia acendê-lo, passou a preparar os seus alimentos da forma como fazemos hoje já que, até então, eles eram consumidos da forma como eram encontrados na Natureza.
Esta talvez tenha sido a primeira cozinha domiciliar que se tem notícia em toda a Pré-História.
Mas o fogo não foi apenas empregado no preparo dos alimentos!
Ele foi utilizado para a proteção contra o frio pelo calor gerado e também como arma para proteção ao ataque de determinados animais além de outros usos muito tempo depois de ser conhecido.
FORMAS DE COMUNICAÇÃO
Inicialmente a sociedade paleolítica usava como linguagem no seu “processo cultural” gestos, desenhos e sinais, por meio dos quais se comunicavam. Algum tempo depois tal comunicação também passou a ser feita através da voz humana.
A invenção da escrita só veio surgir no período Neolítico que se estende de 10.000 a 3.100 anos a.C, portanto posterior ao período Paleolítico.
O FOGO SEGUNDO A MITOLOGIA GREGA
Com relação ao aparecimento do fogo e sua utilização pelo homem a Mitologia Grega faz referência a uma raça gigante que habitou a Terra antes do homem.
Eram os Titãs que, segundo dados mitológicos, pretenderam escalar o Céu e destronar Júpiter, que também é conhecido por ZEUS, deus supremo da mitologia grega e romana.
O Titã Japeto tinha dois filhos de nomes PROMETEU e EPIMETEU os quais foram encarregados pelos deuses de fazer o homem e os animais, dotando-os das características próprias de cada espécie.
EPIMETEU logo se encarregou de tão importante tarefa e gastou todas as suas energias dando aos animais todos os dons e atributos de que necessitariam para garantir a respectiva sobrevivência.
Quando chegou a vez de criar o homem, o qual deveria ser superior a todos os animais e seres outros que deveriam habitar a Terra, faltou-lhe a energia necessária para concluir a sua criação a qual se concretizaria dotando-a da respectiva superioridade em relação aos demais seres vivos do reino animal.
Atônico, sem saber como proceder, procurou em seu irmão PROMETEU a ajuda necessária para concluir tão importante tarefa.
Este por sua vez subiu aos céus, ajudado por MINERVA, deusa da sabedoria e filha de Júpiter, e chegando lá acendeu sua tocha no carro do Deus Sol (Hélios), trazendo o fogo para o homem, o que o faria superior a todos os outros animais.
Esta lenda da Mitologia Grega tenta mostrar como o homem conheceu o fogo.
Com a descoberta do fogo e o seu domínio, o homem logo se apercebeu de sua importância e das várias aplicações, inclusive como elemento de iluminação além de aplicações outras como no preparo dos alimentos e até mesmo como uma espécie de arma para se defender dos animais. Assim é que os espaços confinados das cavernas passaram a ser iluminados com o auxilio de tochas, fachos e archotes.
Nos primórdios o homem primitivo obtinha o fogo friccionando fortemente um sobre outro, dois pedaços de madeira seca, ou com as duas mãos, fazendo girar alternativamente e com certa velocidade de rotação um pedaço de madeira roliça apoiada em uma outra madeira seca onde, o atrito resultante, produzia um aquecimento que terminava por surgir uma chama, ou seja o fogo.
Uma outra maneira de obter o fogo era atritando dois pedaços de pedra cuja faísca resultante era suficiente para fazer queimar gravetos ou folhas secas, produzindo uma chama que era empregada para acender tochas constituídas de madeira embebida em óleo de origem animal ou vegetal.
Tempos depois o homem primitivo passou a empregar o bambu o qual, o seu interior era preenchido com uma espécie de mecha feita de fibras vegetais embebidas de gordura de animais por eles abatidos.
Tais luminárias foram muito provavelmente às precursoras das velas sem pavio.
Outra maneira de obter a luz consistia em empregar dispositivos de barro, com forma geométrica semelhante a de uma bacia ou de um prato fundo, dentro dos quais colocavam mechas embebidas em óleo. Tais utensílios dispunham de pequenas aberturas onde o ar circulava, mantendo assim a chama que servia como elemento de iluminação.
Esta prática de iluminação se estendeu até a metade da Idade Média, período compreendido entre os séculos V e XV, que se estendeu por mil anos na história. Em tal época se tem notícia de outros elementos como vitrais, os quais foram largamente usados nas igrejas permitindo assim a entrada da luz solar. O emprego de tochas e archotes era também freqüente, principalmente na iluminação de tabernas, pousadas, castelos, monastérios etc. As tochas eram apoiadas em suportes metálicos fixados nas paredes das edificações medievais.
Se admitirmos que a tocha possa ser chamada de lâmpada portátil, diríamos que este tipo de iluminação foi a primeira lâmpada portátil que se tem notícia na história da iluminação. Algumas tribos indígenas usavam deste artifício como elemento de iluminação tendo como combustível gordura animal.
As civilizações que viveram 3000 aC, os Egípcios e os Babilônicos, empregavam óleo vegetal e gordura animal como combustível para suas luminárias.
No século XVI surgiu a lamparina que consistia de um recipiente de forma geométrica tronco-cônica, onde era colocado óleo de peixe e um pavio que, ao absorver o óleo ateava-se fogo produzindo uma chama.
O emprego de vários pontos de luz disposto em um só suporte deu origem ao que se convencionou chamar de candelabros.
Os candelabros surgiram a partir do século XVII e foram largamente empregados em igrejas, castelos, teatros etc, notadamente em locais de muita concentração humana. Era muito comum o candelabro formado por duas tábuas estreitas dispostas em cruz, em cujas extremidades se colocavam as luminárias constituídas de velas.
Na transição do século XVII para o século XVIII a arte de iluminar foi enriquecida com a sofisticação dos candelabros, com formato de prato, suspensos por correntes e dotadas de porta-vela.
A partir daí os candelabros passaram a empregar materiais como o cristal, que tem a propriedade de aumentar o brilho das chamas das velas.
As velas, invenções dos Fenícios, foram pela primeira vez empregadas no Egito Antigo.
Segundo alguns historiadores, as velas já existiam por volta de 50.000 aC e eram formadas por recipientes de forma geométrica variada, onde o pavio, feito de fibras vegetais, era imerso em gordura líquida existente nos respectivos recipientes.
Usava-se também como combustível o sebo animal cuja queima exalava um desagradável odor, razão pela qual foi logo rejeitado como combustível.
Velas em forma de bastão já existiam no Egito e na Grécia por volta do ano 3.000 aC. Na segunda metade do século XIX as velas passaram a ser fabricadas com uma mistura de esterina e parafina e eram muito parecidas com as velas atuais.
O desenvolvimento da indústria do óleo de baleia teve início no século XVII, e o emprego do óleo de baleia como combustível se estendeu aproximadamente até meados do século XX.
A luz de vela foi pouco a pouco sendo substituída pela luz originada do óleo de baleia por proporcionar uma luz mais estável e com maior brilho, não obstante a liberação de fumaça.
A aceitação do óleo de baleia como combustível para iluminação foi tal que chegou a ameaçar a vida das baleias tendendo extingui-las.
Graça à descoberta do petróleo pelo coronel Drake em 1859 e posteriormente com o surgimento do querosene, passou este a ser definitivamente empregado como combustível para iluminação em substituição ao óleo de baleia.
As luminárias a querosene, gás e eletricidade são conquistas dos séculos XIX e XX.
O gás natural, obtido a partir do carvão mineral, começou a ser empregado em Londres como combustível para iluminação pública a partir de 1807 e em Paris somente a partir de 1819. Como combustível para iluminação residencial somente a partir de 1840.
A História faz referência ao gás natural como sendo uma descoberta da Pérsia, fato ocorrido entre 6000 e 2000 aC. Na China o gás natural passou a ser conhecido 900 aC porem o seu emprego como combustível de iluminação pelos chineses data de 374 aC.
Em 1874 surgiu o gás encanado produzido a partir do carvão mineral importado da Inglaterra.
O EMPREGO DA ELETRICIDADE NA ILUMINAÇÃO
A história da eletricidade começou a ser escrita por volta de 1410, inicio do século XV, graças ao gênio do matemático e filósofo Tales de Mileto, de ascendência fenícia.
TALES DE MILETO
Tales de Mileto, um dos sábios da Grécia Antiga, era um grande pensador, além de deter vastos conhecimentos de Filosofia, Geometria, matemática e Astronomia.
A sua curiosidade o levou a estudar a eletricidade, fato ocorrido na cidade de Magnésia cuja língua oficial era o Grego, local onde hoje se situa a Turquia.
Tales de Mileto foi o fundador da Escola Jônica, situada na cidade de Mileto, na costa da Ásia Menor, a qual por se situar em um centro mercantil, estava constantemente em contato com antigas civilizações orientais.
Segundo historiadores, não se conhecem as escritas e idéias filosóficas de Tales como trabalho por ele deixado.
Nenhum trabalho escrito por Tales chegou até nossos dias. O que se sabe a respeito da genialidade de Tales de Mileto está nos escrito de Simplício, Aristóteles e Diógenes Laércio, que eram os historiadores à época.
Dos escritos sobre Tales existe um Conto que registra que Tales, certa vez, ao contemplar o céu, tropeçou e caiu, ocasião em que alguém o repreendeu achando que Tales tinha algum problema mental. Na verdade ele estava contemplando e analisando o tempo no intuito de descobrir se estava previsto o aparecimento de uma seca, graças aos seus conhecimentos de Astronomia e Meteorologia.
Segundo consta do referido Conto, esta observação proporcionou à Tales de Mileto obter uma considerável fortuna decorrente do aluguel de todas as prensas de azeite de oliva da região, as quais foram depois alugadas pelos produtores de azeite, já que tais prensas estavam na posse de Tales, que segundo as suas observações a seca naquele ano estava descartada prevendo-se portanto uma grande safra de azeitonas, o que realmente aconteceu.
Tales de Mileto é considerado o marco inicial da filosofia ocidental. De descendência Fenícia, ele nasceu em Mileto, uma antiga colônia grega situada na Ásia Menor, onde atualmente se situa a Turquia. O seu nascimento se deu por volta do ano de 625 aC. falecendo aos 78 anos de idade no ano 547 aC.
A DESCOBERTA DO MAGNETÍSMO
Para a palavra magnetismo existem duas versões. Uma delas se refere ao nome de um pastor que portando um cajado com ponta metálica ao pastorar o seu rebanho tocou casualmente em uma pedra e teve a sensação de que o cajado a ela pareceu-lhe ficar preso. Como o pastor se chamava MAGNES, a pedra recebeu o nome de magnetita de onde deriva a palavra MAGNÉSIO.
Outra versão faz referência à cidade de Magnésia, onde a tal pedra que era abundante, fora encontrada por um menino pastor, que também portando um cajado com ponta metálica havia nela tocado, tendo a impressão de que o cajado a ela ficara preso.
O fenômeno foi levado ao conhecimento de Tales de Mileto que à época residia na cidade de Magnésia, tendo ele em homenagem à cidade dado o nome de magnetita a tal pedra.
Qualquer que seja a origem verdadeira do nome dado a tal pedra, na verdade o fato revela a descoberta de um imã natural, isto é um minério detentor de propriedades magnéticas o que deu origem à palavra magnetismo. Na verdade as propriedades dos imãs já eram conhecidas desde a antiguidade. O que não eram ainda conhecidas eram as correlações entre fenômenos elétricos e magnéticos.
Tales de Mileto resolveu então testar outros materiais para saber se o ferro também seria por eles atraído. Um dos materiais testados foi o “âmbar”que em grego significa “elektron” e concluiu que ele não se comportava como a pedra encontrada na Magnésia porém atraía outros materiais como pequenas lascas de madeira, penas de aves e feltro.
A atração do “âmbar” era diferente da atração da pedra magnética a qual, na verdade, se comporta como um imã. A descoberta do imã, tempo depois, deu origem ao que hoje é conhecido como bússola.
Por volta do século XVII um inglês de nome William Gilbert descobriu que outros materiais além do “âmbar”, quando atritados apresentava a propriedade de atrair pequenas partículas de materiais diversos. Tais materiais eram: o enxofre, o vidro, o lacre, etc.
No final do século XVII o alemão Otto Von Guericke aperfeiçoou um gerador de eletricidade estática. Em 1729, portanto nas três primeiras décadas do século XVIII, o cientista Stephen Gray realizou experiências que comprovaram a condução das cargas elétricas..
Ampére descobriu o campo magnético e criou o primeiro eletroímã.
O primeiro gerador mecânico de eletricidade do mundo foi uma descoberta de Faraday.
No século XIX descobriu-se que o contato entre dois pedaços de carvão ligados a uma bateria produzia uma descarga elétrica.
A invenção da lâmpada incandescente de Thomas Edison, um dos maiores inventos relacionados com a eletricidade, provocou na comunidade internacional mudanças radicais na maneira de viver.
Os lampiões a óleo ou querosene, o gás natural como combustível para luminárias, as tochas e archotes, as lamparinas e as luminárias queimando gordura animal, passaram a ser coisas do passado.
A luz de vela passou a ser objeto de decoração ou de sofisticação nos jantares à luz de vela ou empregada como elemento de veneração na oferta de oferendas religiosas por curas ou milagres alcançados pelos fieis.
Para chegar ao estágio atual da eficiência luminosa, Edison realizou experiências com aproximadamente 600 tipos de materiais para compor o filamento da lâmpada e fez mais de 1200 testes práticos.
Como materiais para compor o filamento da lâmpada Edison, entre outros, fez experiências com algodão, bambu carbonizado, tantálio, carbono, platina e tungstênio.
Entre os materiais estudados Edison concluiu que a platina, apesar de ser conveniente, era cara e apresentava resultado limitado.
A lâmpada de Edison só se tornou eficiente em 1903 quando ele empregou o tungstênio como material para compor o filamento incandescente. A lâmpada fluorescente só surgiu no final da década de 30..
A GERAÇÃO DE ELETRICIDADE
A energia elétrica que estamos habituados a utilizar pode ser obtida com o emprego dos mais variados processos, os quais podem ser classificados como convencionais e alternativos.
PROCESSOS CONVENCIONAIS
Nos processos convencionais a geração de eletricidade ou energia elétrica é obtida empregando-se a energia cinética da água, dos ventos e a energia proveniente da combustão dos insumos de origem fóssil e vegetal.
A geração de energia por meio dos recursos hídricos provem do emprego de instalações conhecidas pelo nome de usinas hidrelétricas onde a energia cinética da água ira acionar uma turbina, à qual encontra-se acoplada a um gerador, produzindo assim eletricidade de corrente alternada.
Quando para gerar energia elétrica lançamos mão da energia cinética dos ventos, empregamos máquinas denominadas de geradores eólicos que, quando instalados em quantidade, formam o que se convencionou chamar de fazendas eólicas.
Uma outra maneira de se obter energia elétrica e por meio de instalações conhecidas com o nome de usinas termoelétricas.
Estas usinas têm como fonte térmica a energia proveniente da combustão de energéticos de origem fóssil como o petróleo e seus derivados e ainda pela queima de lenha, carvão vegetal, bagaço de cana etc.
As usinas termoelétricas, independente do combustível a ser empregado no processo, geram vapor de água por meio de uma caldeira, o qual irá acionar uma turbina, diretamente acoplada a um gerador elétrico, produzindo deste modo eletricidade que pode ser de corrente contínua ou alternada.
A eletricidade pode ainda ser obtida por meio de grupos geradores estacionários ou não, os quais são constituídos de motores de explosão e ou de combustão interna, acoplados a geradores, onde a força expansiva dos gases de combustão ou de explosão movimenta um conjunto de pistões os quais transmitem o movimento a um eixo, diretamente acoplado a um gerador o qual produzirá deste modo uma corrente elétrica.
HIDRELÉTRICAS – TIPOS DE TURBINAS HIDRÁULICAS
Entre as turbinas hidráulicas existentes as mais empregadas nas hidrelétricas são as do tipo Francis, Kaplan, também conhecida como turbina Hélice, Pelton e o tipo Bulbo.
A escolha da turbina é função da posição geográfica do recurso hídrico a ser aproveitado com relação ao plano de instalação da usina e da vazão do veio líquido. Na verdade não existe um projeto padrão de usina já que o cálculo da turbina è função de vários fatores como altura da queda de água, vazão, potência etc.
Assim teremos a turbina tipo FRANCIS classificada como turbina de reação. É indicada para operar em queda de água entre 40 e 400 metros de altura. A água existente na bacia de acumulação (lago), ao ser liberada, entra radialmente pelo corpo da turbina indo acionar o rotor da mesma.
A turbina Kaplan, também de reação, conhecida também como turbina Hélice pois o respectivo rotor se assemelha a uma hélice de navio, é recomendada para operar em queda de água de até 60 metros.
A água, uma vez liberada, entra na turbina axialmente imprimindo um movimento de rotação ao rotor da turbina em cujo eixo se encontra um gerador de eletricidade originando uma corrente elétrica.
A turbina Pelton, ou ainda Roda Pelton, é uma turbina adequada para instalação em lugares onde os recursos hídricos se encontram em regiões de montanha e é indicada para operar com queda de água de 350 a 1100 metros de altura. Nesta turbina a água atua tangencialmente em um conjunto de conchas as quais formam o rotor da turbina.
Usina Hidrelétrica Barra Bonita
As turbinas tipo Bulbo operam em quedas abaixo de 20m. Este tipo de turbina foi uma invenção francesa destinada para operar na usina maremotriz de La Rance. e depois desenvolvidas para outras finalidades. É uma turbina similar a uma Kaplan horizontal, porem devido a baixa queda, o gerador hidráulico encontra-se em um bulbo por onde a água flui ao seu redor antes de chegar as pás da Turbina.
HIDRELÉTRICAS BRASILEIRAS
As hidrelétricas brasileiras somam 181 sendo duas em processo de licitação (Belo Monte no Rio Xingu e a hidrelétrica Tabajara no rio Ji-Paraná), duas em construção no Rio Madeira, além de oito projetadas sendo seis no Rio Tapajós e duas no Rio Teles Pires.
De acordo com a Resolução ANEEL no 652, toda usina com geração de 1 até 30 MW, e denominada de PCHs.
As PCHs brasileiras (pequenas centrais hidrelétricas), somam setenta e duas usinas. Usinas com geração de 32 MW até 2.338 MW somam 99 usinas. De 2.338 MW até 14.000 MW, são em número de 10.
As hidrelétricas brasileiras estão situadas nos seguintes cursos de água pertencentes ás oito Bacias Hidrográficas a saber:
Rio Paraná – 5 usinas . Rio Grande 4 usinas. Rio Xingu 1 usina. Rio Tapajós 5 usinas. Rio Tocantins 4 usinas. Rio Madeira 2 usinas . Rio São Francisco 6 usinas. Rio Parnaíba 5 usinas. Rio Teles Pires 3 usinas. Rio Iguaçu 5. Rio Uruguai 5 usinas. Rio Grande 6 usinas. Rio Pelota 1 usina. Rio das Pedras 1 usina. Rio Canoas 1 usina. Rio Tietê 9 usinas. Rio Paranapanema 8 usinas. Rio Araguari 3 usinas. Rio Jacuí 6 usinas. Rio Jequitinhonha 2 usinas. Rio Corumbá 3 usinas. Rio Tabagi 1 usina.Rio Doce 2 usinas. Rio Aripuanã, Rio Capivari,Rio Uatumã e Rio Jamarí 1 usina cada. Rio Canoas 2 usinas. Rio Manso 1 usina. Rio das Antas 4 usinas. Rio Chapecó 1 usina. Rio Jordão 3 usinas. Rio Verde 1 usina. Rio Pardo 4 usinas. Rio Preto 1 usina. Rio Sto Antonio 1 usina. Rio Caçu-Itarumã 1 usina. Rio Claro 4 usinas. Rio Paraibuna 4 usinas. Rio Paraopeba 1 usina. Rio Mucuri 1 usina. Rio Chopim 2 usinas. Rio Itaboana 1 usina. Rio Sta Maria 2 usinas. Rio Corrente 1 usina. Rio Paraíba do Sul 2 usinas. Rio Jaguarí 1 usina. Rio Prata 1 usina. Rio Pelotinhas 2 usinas. Rio Lava Tudo 4 usinas. Rio Caveiras 3 usinas. Rios Pinho e Piau 1 usina. Rio Braço do Norte 1 usina. Rio
Pará 2 usinas. Rio Sta Bárbara 1 usina. Rio das Velhas, Rio Angelina, Rio Tronqueira, Rio Uberabina, Rio Mogi-Guaçu, Rio São Bernardo, Rio Quilombo, Rio Jacaré Guaçu, Rio Xanxerê, Rio Capingui, Rio Parauna, Rio Pandeiros, Rio Ijui, Rio Sacatrapo, Rio Carangola, Rio Lourenço Velho, Rio Chibarro, Rio Itaqueri, Rio Tanque, Rio Tijuco, Rio Sacramento, Rio Jacaré, Rio Sta Rosa, Rio Guarita, Rio Cadeia, Rio do Braço, Rio Forquilha, Rio Ijuizinho, Rio Ivaí, Rio Potiribu, Rio Bravo, Rio Monjolinho, Rio Talo e Rio Piagui, todos eles com 1 usina cada. Rio Sta Cruz 3 usinas. Rio Novo 2 usinas.
A primeira usina hidrelétrica brasileira foi construída em Minas Gerais no município de Diamantina, onde a barragem foi erguida no Rio Ribeirão do Inferno, afluente do Rio Jequitinhonha. Esta usina não foi construída com fins de utilidade pública. A primeira usina destinada à serviços de utilidade pública foi construída também em Minas Gerais, na cidade de Juiz de Fora, aproveitando as águas do Rio ´Paraibúna.
As maiores hidrelétricas brasileiras são as seguintes: Hidrelétrica de Itaipu no Rio Paraná com 14.000 MW, hidrelétrica de Tucuruí no Rio Tocantins, com 8.370 MW, hidrelétrica de Ilha Solteira no Rio Paraná, com 3.444 MW, hidrelétrica de Xingo no Rio São Francisco com 3.162 MW, hidrelétrica Santo Antonio no Rio Madeira com 3.150MW, hidrelétrica Paulo Afonso IV no Rio São Francisco com 2.462 MW.
Em 2012 estava prevista a inauguração da hidrelétrica de Jirau no Rio Madeira com 3.450 MW e para 2017 a previsão para funcionamento das hidrelétricas Jatobá no Rio Tapajós, com 2.338 MW, ambas com turbina Bulbo e a hidrelétrica São Luiz do Tapajós no Rio Tapajós com 8.381 MW operando com turbina Kaplan. A hidrelétrica de Belo Monte, quando totalmente construída no Rio Xingu, será a segunda maior hidrelétrica brasileira com 11.233 MW de geração de potência.
As turbinas da usina Belo Monte serão 14 do tipo Francis e mais seis unidades geradoras com turbinas bulbo, além de equipamentos complementares.
De acordo com o Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE 2011-2020), a geração de energia no país contará com a construção de 24 novas usinas a partir de 2016, o que deverá agregar ao sistema elétrico brasileiro mais 18 mil MW. Os investimentos somam 190 bilhões de reais onde mais da metade será aplicado em usinas hidrelétricas.
O Plano prevê, ainda para este ano de 2011, oito projetos hidrelétricos. Destes, já com documentação necessária para ir a leilão a construção das hidrelétricas de Cachoeira e Estreito, no Rio Parnaíba, na divisa dos Estados do Piauí e Maranhão, podendo gerar 119 MW.
GERAÇÃO EÓLICA
O potencial brasileiro em termos de energia eólica é bastante considerável.
Segundo o presidente da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), Maurício Tolmasquim, o Brasil tem potencial para gerar até 300 mil MW de energia elétrica a partir dos parques eólicos.
Segundo a EPE, do potencial eólico existente no país, apenas 143 mil MW foram mapeados.
O advento do aproveitamento eólico no Brasil surgiu inicialmente no final do século XX (1992), onde uma parceria entre o Centro Brasileiro de Energia Eólica (CBEE) e a Companhia Energética de Pernambuco (CELPE), resultou na instalação, em Fernando de Noronha, da primeira turbina eólica de 225 kW de potência, pioneira na América do Sul, decorrente de um financiamento do Instituto de Pesquisas Dinamarquês FOLKECENTER.
O alto custo da tecnologia para geração de energia elétrica com base na ação do vento associado à falta de políticas públicas direcionadas para o aproveitamento energético de origem eólica, fez com que durante os dez anos seguintes quase não houvesse avanço significativo direcionado à consolidação da tecnologia eólica. Algumas tentativas como o Programa Emergencial de Energias Eólica (PROEÓLICA) o qual não apresentou resultados satisfatórios foi posteriormente substituído pelo Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Eólica (PROINFA).
A ação do PROINFA além a de realizar vários leilões como o Leilão de Energia de Reserva (LER), Leilões de Fontes alternativas (LFA) e ainda a comercialização de energia no Mercado Livre, resultaram, ao final de 2012 um total de 108 parques eólicos que totalizavam 2.500 representa uma contribuição desta energia no contexto energético brasileiro MW.
A capacidade instalada em julho de 2013, com mais duas novas usinas de energia eólica na Matriz Energética Brasileira, segundo a Associação Brasileira de Energia Eólica, passou a ser de 2.800,5 MW decorrente agora da operação de 119 parques eólicos.
Dos 119 parques eólicos existentes, o Rio Grande do Norte lidera com uma potência instalada de 727,2 MW, superior aos Estados de Santa Catarina com 236,4 MW, Rio Grande do Sul com 460,0 MW, Bahia com 582,0 MW e o Ceará com 608,0 MW. A potência instalada em MW dos demais Estados brasileiros que contribuem com a geração eólica na Matriz Energética, são os seguintes: Paraná com 2,5 MW, Piauí com 18,0 MW ,Pernambuco com 24,8 MW, Rio de Janeiro com 28,1 MW e Paraíba com 69,0 MW.
Um total de 135 usinas em construção distribuídas nos Estados de Pernambuco, Piauí, Ceará Rio Grande do Sul, Bahia e Rio Grande do Norte irá acrescentar à Matriz Energética Brasileira 3.688,7 MW.
Já a soma das potências contratadas para os Estados de Maranhão, Rio Grande do Sul, Bahia, Ceará e Rio Grande do Norte, representam 2.293,7 MW a serem injetados no sistema elétrico nacional do país.
A previsão é que o Brasil chegue a 7000 MW de potencia instalada até fins de 2016, segundo o diretor executivo da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEÓLICA), Senhor Pedro Perell.
Os principais Parques ou Fazendas Eólicas brasileiras estão situados nos seguintes estados: Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Bahia, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.
Na Bahia estava previsto para julho de 2012 a inauguração em Guanambi, de 14 parques destinadas a geração de energia por via eólica.
Em Brotas de Macaúbas na Bahia, serão instalados 57 aerogeradores e a previsão é de que a Bahia ira dispor de 36 empreendimentos eólicos nos próximos anos.
No Rio Grande do Norte a usina eólica Alegria II instalada no Município de Tramandaí e no Rio Grande do Sul o Parque Eólico Elebrás Cidreira I estão ambos operando desde 2011.
De propriedade do Vale dos Ventos Geradora Eólica S.A, do Grupo PACIFIC HYDRO, o parque eólico Mataraca com 13 geradores de 0,8 MW cada e o parque eólico Vale dos Ventos com 65 geradores produzindo 45 MW, ambos instalados no Município de Mataraca, na Paraíba.
Segundo a Agência Reguladora do Estado da Paraíba (ARPB), a Paraíba ocupa o sexto lugar no país em potencial eólico na geração de energia elétrica. São 58.800W/h produzidos pelas usinas eólicas o que corresponde a menos de 5% do consumo estadual.
Em matéria publicada no jornal Correio da Paraíba datada de 15 de maio de 2014, a diretora da ARPB, Lenita Nóbrega em entrevista dada à jornalista Aline Guedes afirma que além de Mataraca no chamado “parque dos Ventos” tem uma usina eólica operando em no Parque Cardus Energia Ltda e uma outra localizada em Alandra, no Parque Cedin do Brasil Ltda e que estão todas em pleno funcionamento.
A PACIFIC HYDRO pretende ampliar a geração eólica em Mataraca atingindo a marca de 300 MW.
A previsão do governo é que na Matriz Energética Brasileira, em 2020, a contribuição da geração eólica seja de 20% pelo menos.
O parque Eólico da praia de Taíba em Fortaleza e constituído de dez turbinas que desde 1999 geram 5 MW/h.
Em janeiro de 2011 a ANEEL autorizou a entrada em operação, no município de Alhandra na Paraíba, da primeira unidade gerando 2,1 MW eólicos, de uma capacidade instala de 5,4 MW.
A PETROBRAS, em que pese a sua tendência natural de exploração de campos petrolíferos, também derivou para a geração de energia elétrica via energia cinética dos ventos.
Deste modo, conforme texto escrito pelo Jornal do Brasil e veiculado na Internet, em novembro de 2012 entrou em operação o primeiro Parque Eólico da PETROBRAS com o nome de PARQUE EÓLICO DE MANGUE SECO.
Esta noticia está registrada no E-Mail kleberg@petrobras.com.br, cujo assunto é: Parque de turbinas eólicas de Guamaré, datado de 3 de novembro de 2011.
Este parque, formado pelas Usinas Potiguar, Cabugí e Mangue Seco, já se encontra em operação comercial a partir de agosto de 2011 com a usina Potiguar e as usinas Cabugí e Mangue seco que entraram em operação respectivamente em setembro e outubro do mesmo ano.
A capacidade instalada do Parque Eólico de Mangue Seco é de 104 MW, suficiente para abastecer de energia uma população de 350.000 habitantes.
A Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica) em relatório publicado via Internet confirma que a geração de energia com relação ao custo do MWh produzido pela ação do vento, verificou-se uma redução de R$ 38,00 no período compreendido entre 2009 e 2013. Atualmente o MWh está na faixa de R$110,00. A geração eólica no Brasil, entre 2011 e 2012 teve um acréscimo de 73%.
De acordo com a Associação Brasileira de Energia Eólica (ABE Eólica), a capacidade instalada de energia eólica no Brasil vai crescer nos próximos anos já que no Leilão realizado em 2009 foi comercializado para 2012 um total de 1.805 MW.
A previsão é de que no final de 2013 a capacidade instalada para a geração de energia elétrica via eólica chegue a 1 GW conforme matéria publicada pelo JORNAL da energia (São Paulo), de 26/06/2013.
Segundo o Jornal da Globo, edição de 24/06/2012, o Brasil ocupa a 21a posição na relação dos países produtores de energia elétrica com base na ação dos ventos.
A energia eólica está fadada a ser a grande aposta do Brasil em 2030. De acordo com Elbia Melo, Presidente Executiva da ABEEólica, a energia eólica já era a mais barata do mundo com um custo de R$110,00 o MWh contra R$300,00 o MWh europeu.
Na faixa litorânea do Rio de Janeiro e sul do país, existem concentrações de vento com potencial suficiente para gerar energia.
GERAÇÃO EÓLICA MUNDIAL
Segundo o Conselho Mundial de Energia Eólica (GWEC), em conjunto com o GREEPEACE INTERNACIONAL, em 2020 12% da demanda elétrica mundial será de energia eólica prevendo um aumento desta contribuição para 22% em 2030.
Atualmente, segundo a literatura pertinente, a geração de energia eólica mundial supera os 120 GW.
De acordo com o Instituto de Engenharia em matéria datada de 5 de abril de 2013, disponível em http://www.institutodeengenharia.org.br/site/noticias, os países, atualmente lideres em aproveitamento eólico são em numero de 15 e estão assim relacionados: China, Estados Unidos, Alemanha, Espanha, Índia, França. Itália, Reino Unido, Canadá e Portugal, Dinamarca, Suécia, Japão, Austrália e Brasil.
A China detém ¼ da capacidade mundial de energia eólica, com 75,5 mil MW instalados, o que representa uma participação mundial de 26,8%.
Os Estados Unidos por sua vez, encontra-se em segundo lugar com21,2% do total mundial com 60 mil MW.
No terceiro lugar está a Alemanha com capacidade eólica total de 31,3mil MW, o que corresponde a 11% do total mundial.
A Espanha é responsável por 8,1% do total mundial, ou seja 22,7 mil MW.
A Índia aparece no cenário mundial com 18,4 mil MW em projetos eólicos, representando 6,5% de participação mundial.
A França aparece com uma participação de 7,1 mil MW representando 2,5% de participação mundial.
A Itália com 8,1mil MW está em sétimo lugar em capacidade eólica instalada, o que representa uma participação mundial de 2,9%.
O Reino Unido com 8,4 mil MW em projetos eólicos, responde por 3% da participação mundial.
O Canadá, segundo o GWEC (Global Wind Energy Council), ou Conselho Mundial de Energia Eólica, tem uma capacidade instalada da ordem de 6,2 mil MW, ou seja 2,2% do potencial mundial.
Portugal, na décima posição do ranking do GWEC, acumula 4,5 mil MW em projetos eólicos, o que significa uma participação de 1,6% de geração eólica instalada no mundo.
A Dinamarca aparece na décima primeira posição com 4,1 mil MW.
A Suécia ostenta a décima segunda posição com 3,7 mil MW.
O Japão começou a investir em energia eólica com mais ênfase logo após o desastre da usina nuclear de Fukuschima, contando agora com um parque eólico de 2,6 mil MW.
A Austrália tem uma capacidade instalada de geração eólica da ordem de 2,6 mil MW.
Na América Latina são mais de 1,2 GW instalados sendo que o Brasil responde atualmente por 2,5 mil MW. Segundo o senhor Pedro Perrelli, diretor executivo da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEE),o setor eólico brasileiro está atraindo investimentos significantes, facilitados por políticas do BNDES, porém uma estrutura legal com regras claras para o futuro será necessária para garantir o ritmo de crescimento.
Em Portugal, grupos ligados à geração de energia eólica são responsáveis pelos seguintes parques eólicos:
1 – Parque Eólico da Fonte da Mesa- Lamego, instalado em 1996, constituído de 20 torres de 42 metros e potência de 10 MW.
2 – Parque Eólico de Pena Suar – Marão, instalado em 1997, também com 20 torres de 42 metros e 10 MW de potência.
3 – Parque eólico Cabeço da Rainha – Serra de Alvéolos, instalado em2000, com 17 torres de 60 metros e potência estimadas de 17 MW.
4 – Parque Eólico de Vila Lobos – Lamego, instalado em 1997, com 20 torres de 42 metros e 10 MW de potência.
5 – Parque Eólico da Igreja Nova – Serra do Funchal (Mafra), instalado em 1999, com 2 torres de 60 metros e potência de 3 MW.
6 – Parque Eólico da Fonte dos Monteiros – Vila do Bispo (Algarve), instalado em 1997, com 20 torres de 42 metros e potência de 11 MW.
7 – Parque Eólico de Vale de Cavalos – Vila do Bispo (Algarve),
Segundo o Jornal CORREIO DA PARAÍBA, edição de 19 de janeiro do corrente ano (2014), a China tem como meta dobrar o numero de turbinas eólicas em seis anos. Atualmente a capacidade instalada de energia eólica na China é da ordem de 75 GW, pretendendo o país chegar a 200 GW em 2020. A União Européia responde por 90 GW. Em contra partida a capacidade instalada de energia eólica no Brasil, considerado um dos países de maior potencial na geração de energia eólica no mundo, não passa de apenas 2,2GW, afirma o Ministério das Minas e Energia.
“ Dados recentes, de 2012, indicam que enquanto o carvão gera 75% da eletricidade do país (china), a eólica produz 2%. No Brasil essa participação é de 1,7%. No entanto, em números absolutos, a geração total de energia eólica na China é mais do que o produzido em toda a União Européia. “Dois por cento parece pouco, mas quando você considera o total de eletricidade usado no país, você percebe que não é pouco”, diz Liming Qiqo, diretor para a China do Global Wind Eenergy Council (GWEC). “Na verdade, no ano passado, a eólica superou a nuclear e se tornou a terceira matriz energética do país, após as termoelétricas a carvão e as hidrelétricas.”
GERAÇÃO TERMOELÉTRICA
A geração termoelétrica utiliza geradores elétricos acoplados a turbinas a vapor cujo vapor gerado provém da vaporização da água em caldeiras onde a fonte térmica pode ser oriunda de combustíveis fósseis, carvão vegetal, biomassa e gás metano produzido em aterros sanitários.
Grupos geradores compostos de motor de explosão e ou de combustão, acoplados a geradores também fazem parte da geração termoelétrica.
As termoelétricas utilizam combustíveis fósseis, biomassa e gás natural para a geração de vapor o qual ira acionar os sistemas de geração de energia elétrica como parte integrante da usina.
De acordo com dados disponíveis na internet sob o título As Termoelétricas na geração de energia no Brasil, disponível em http:// www.fc-solar.com/?p=3346 de 04/01/2011- Notícia no 219; os números mais recentes da ANEEL indicam que existem no Brasil 1384 usinas em operação.
Estas usinas estão concentradas na cinco Regiões Geográficas do país, a saber:
Norte com 357 usinas, Nordeste com 179 usinas, Sudeste com 604 usinas, Centro Oeste com 107 usinas e Sul com 134 usinas termoelétricas.
Com relação aos combustíveis empregados pelas termoelétricas, a Gás Net (http://www.gasnet.com.br) , em resposta a uma consulta feita em 30/04/11, disse que apenas 52 usinas termoelétricas operam com gás natural, muito embora a ANEEL registre um total de 93 usinas que consomem este gás.
As demais usinas têm como combustível a biomassa, óleo diesel, óleo combustível, carvão mineral, gás de refinaria e óleo ultra viscoso, conforme abaixo:
Biomassa:
Bagaço de cana- 315 usinas
Biogás – 11 usinas
Licor negro- 14 usinas
Casca de arroz – 7 usinas
Óleo diesel – 829 usinas
Óleo combustível – 28 usinas
Carvão mineral 9 usinas
Gás de refinaria – 8 usinas
Óleo ultra viscoso – 1 usina.
Outros energéticos:
Gás de alto forno – 17 usinas
Gás de processo – 6 usinas
Enxofre – 5 usinas
Efluente gasoso – 1 usina.
De acordo com a Revista VEJA de 16/02/2011, a construção de 122 novas usinas termoelétricas à base de combustíveis fósseis deve aumentar a sua participação na Matriz Energética Brasileira de 17,7% para 23,1% nos próximos três anos. o que representa um aumento de 5,4% ou seja um aumento médio de 1,8% ao ano.
Apesar de tudo o Brasil ainda tem a Matriz Energética mais ecológica entre os países industrializados onde as fontes renováveis representam 45,9% de oferta de energia interna do país.
PROCESSOS ALTERNATIVOS
A geração de energia por processos ecologicamente corretos encontra na Natureza uma gama de recursos energéticos alternativos cujo potencial é infinitamente superior aos recursos energéticos de origem fóssil até então exaustivamente empregados pelo homem na busca das energias necessárias ao desenvolvimento social e econômico da humanidade.
Os recursos energéticos alternativos à disposição da humanidade são basicamente fundamentados na energia solar na sua forma direta e indireta, a saber:
Energia Solar Direta:
A energia solar direta é aquela proveniente do brilho do disco solar.
Energia Solar indireta:
A energia solar indireta está representada pela:
Biomassa
Eólica
Energia das ondas
Maremotriz
Correntes marítimas e de rios
Geotérmica
Fóssil-Petróleo e seus derivados
Além destas energias temos ainda:
Nuclear
Química
Elétrica de origem hídrica e térmica
Mecâ
Eletromagnética
Raios laser
Plasma
ENERGIA SOLAR DIRETA
SISTEMA TORRE
A geração de energia elétrica por via solar direta pode ser obtida por processos termodinâmicos convencionais onde a fonte térmica é o sol, ou por conversão direta da radiação solar em eletricidade com o emprego das fotocélulas.
, Central solar de Barstow California
Fonte IEA International Energy Agency.
,
N0 sistema Torre, um conjunto de espelhos denominados de heliostátos, comandados por um servomecanismo e diretamente orientados para o SOL, transfere para o topo de uma torre a radiação solar nele incidente onde se encontra uma caldeira solar, cujo vapor resultante irá acionar um gerador produzindo deste modo uma corrente elétrica.
A única diferença para o sistema convencional está na fonte térmica.
O conjunto de heliostátos acompanha automaticamente o movimento aparente do sol de modo que a caldeira situada no topo da torre está sempre iluminada. A temperatura obtida é da ordem de 500oC.
O emprego de concentradores cilindro parabólicos com o recurso da radiação solar direta, constitui outra forma empregada para geração de energia elétrica.
Esta tecnologia está sendo empregada em Portugal na construção de um protótipo de central solar termoelétrica que funcionará com sal fundido como meio de transferência de calor.
Este projeto – o primeiro do seu gênero em Portugal – tem como principal objetivo demonstrar a viabilidade técnica e econômica das centrais solares termoelétricas com coletores cilindro- parabólicos. .
As centrais térmicas deste tipo concentram a luz solar através de espelhos parabólicos, usando um tubo receptor que contém um sal fundido. Atualmente as centrais solares termoelétricas deste tipo utilizam óleos térmicos como meio de transferência de calor. A temperatura no foco dos coletores parabólicos e da ordem de 400oC.
Espelho cilindro parabólico
do Projeto Évora-Portugal
A central solar será construída na cidade de Évora e irá utilizar sal fundido como substituição aos convencionais óleos térmicos. O calor armazenado no sal fundido será empregado na geração de vapor que irá acionar uma turbina acoplada a um gerador de energia elétrica.
A geração de eletricidade também pode ser obtida com o emprego de espelhos parabólicos e um motor Stirling onde os raios solares são dirigidos para um receptor que transmite o calor para o motor, acoplado a um gerador, que produz eletricidade. A foto da direita e do Laboratório Sandia nos Estados Unidos (www.eec.ufg.br/nupec//page.php?site_id=22¬icia)–
Segundo o site WWW.ciclovivo.com.br, a Espanha por meio da empresa AROA inaugurou recentemente (notícia postada em 13/02/2010), a sua segunda torre de energia solar.
Em decorrência da forma geométrica do projeto, a torre recebeu o nome popular de TULIPA, dada a respectiva semelhança. A torre tem 35 metros de altura e ao redor dela estão 50 espelhos heliostáticos que dirigem a radiação solar para o topo da torre.
Para evitar solução de continuidade o sistema é híbrido, de forma que na ausência da radiação solar o sistema funciona com o emprego de combustíveis alternativos que irão acionar a micro turbina.
O projeto, foi idealizado nos anos 80 pelo professor Jacob Kami, do Instituto Weizmann.
Além de produzir energia o sistema poderá ser empregado na dessalinização de água salobra.
SISTEMA FOTOVOLTAICO
A geração de energia elétrica por CONVERSÃO DIRETA da energia solar é uma outra aplicação da energia solar que vem se firmando no conceito mundial como uma forma de obtenção de energia para fins residenciais , comerciais e aplicações outras como a agricultura irrigada, no bombeamento de água, iluminação de emergência, sinalização, energização de vilas e povoados remotos.
Trata-se de uma tecnologia de ponta que surgiu na década de 50 com o programa espacial.
Aqui no Brasil a cidade de Tauá no Estado do Ceará, foi a cidade escolhida pela empresa MPX para a construção da primeira usina solar brasileira para fins comerciais.
“A usina terá capacidade de 1 MW(megawatt) permitirá o abastecimento de 1.500 residências a partir de 2011. O investimento da instalação foi de R$ 10 milhões.”
“A MPX entrou com pedido na Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica) para poder operar com a capacidade de até 5 MW, o que deve acontecer nos próximos dois anos.”
A Gram-Eollic, empresa cearense do engenheiro Fernandes Ximenes, lançou no mercado de Fortaleza o primeiro poste de iluminação pública, totalmente alimentado por energia eólica e solar, com o emprego de fotocélulas, com autonomia de 70 horas.
O PRODEM, (Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios), sob a responsabilidade do governo federal, tem como objetivo principal prover de energia básica as comunidades remotas não assistidas pela rede elétrica e mais ainda, tem como prioridade instalar sistemas fotovoltaicos para eletrificação de serviços comunitários como poços, centros de saúde, escolas, creches, etc.
O Grupo de Energia Solar da Universidade de São Paulo estima que existem no Brasil 6 Mw instalados de sistemas fotovoltaicos, distribuídos entre sistemas comunitários, sendo a maior parte decorrente do PRODEM.
Disponível no sitewww.unicamp.br/…/energia-solar-fotovoltaica-sera-tema-de-workshop-organizado-pelo-nipe , podemos ler::
O emprego da energia solar na geração de eletricidade já começa a fazer parte do contexto energético de alguns países como um insumo energético de significação econômica e social indiscutíveis, além de contribuir para a preservação do meio ambiente, reduzindo a quantidade de poluentes lançados à atmosfera.
Assim sendo a Califórnia, por exemplo, tem uma capacidade total de mais de 350 Mw de geração de energia a partir da tecnologia solar fotovoltaica, suprida por auto produtores e interligados ao sistema de distribuição das grandes companhias geradoras regionais.
Nos últimos anos nos Estados Unidos, decorrente de um programa de apoio a novos projetos fotovoltaicos, foram instalados 878 MW de painéis solares.
O governo americano vai apoiar a concretização do financiamento de uma usina CPV (usina solar fotovoltaica concentrada), de 30 MW perto de Alamosa no Colorado, constituindo uma das maiores centrais de energia fotovoltaica concentrada já construída.
As centrais termoelétricas solares experimentaram uma expansão significativa nos dois últimos anos a partir de 2009, alcançando uma capacidade instalada da ordem de aproximadamente 940 MW.
Do total instalado e em operação os Estados Unidos detém 46% contra 51,3% da Espanha que atualmente está na vanguarda com centrais em construção o que representará uma capacidade instalada de 1.743 MW.
De acordo com o www.cartacapital.com.br/…/a-expansao-da-energia-termica-solar, podemos ler:
“Como ocorre com todas as fontes de energia renováveis, o desafio da energia solar térmica em larga escala e chegar a um custo de produção competitivo. Atualmente o preço médio por MWh gerado em uma usina termoelétrica solar tipo (CPV) é de R$ 290,00/ MWh, contra uma média de R$ 120,00/MWh nas centrais termoelétricas convencionais (com fotocélulas), e R$ 85,00/MWh nas usinas hidrelétricas.”
Em 2009 um consórcio de 13 empresas multinacionais assinara uma carta de intenções para criação de um projeto de energia solar denominado DESERTEC o qual previa a construção de um complexo de usinas termoelétricas solares com o emprego de painéis parabólicos, a ser instalado no deserto de Saara e no Oriente Médio. A energia produzida no projeto seria capaz de fornecer aproximadamente 15% da eletricidade consumida na Europa e dois terços das necessidades energéticas do Norte da África e do Oriente Médio. A previsão é de que em 2050 a capacidade instalada das usinas solares poderá totalizar até 100 GWh.
Um conjunto de empresas americanas formado pela GE Energy Financial Services e pela PowerLight Corporation em associação Central fotovoltaica de Moura
com a Companhia Portuguesa Catavento inauguraram em Serpa, distante 200 Km de Lisboa, numa área de 60 Há a maior central solar fotovoltaica do mundo, com 52 mil painéis, com uma capacidade instalada de 11 MW.
A Central Solar Fotovoltaica, (foto acima), irá fornecer energia para 8.000 casas e paralelamente evitará a emissão de 30 mil toneladas anuais de gases de estufa, se comparada com o emprego de combustíveis fósseis.
Também na cidade de Moura no Alentejo em Portugal, cidade portuguesa que se tornou referência em energia solar, existe uma outra central solar fotovoltaica construída em 2008, com 42 MW, gerando energia suficiente para abastecer 30 mil casas.
ENERGIA SOLAR INDIRETA
BIOMASSA
Entende-se por BIOMASSA toda e qualquer matéria orgânica, de origem vegetal ou animal, que pode ser transformada em energia. Esta transformação pode ser feita de três maneiras, isto é:
1 – por combustão direta
2 – por processos termoquímicos
3 – por processos biológicos
COMBUSTÃO DIRETA
Na combustão direta a biomassa é submetida a uma elevação de temperatura, em ambiente aeróbico, gerando calor suficiente para fins energéticos como cocção de alimentos, fornos de material cerâmico, metalurgia, etc.
PROCESSOS TERMOQUIMICOS
Nos Processos Termoquímicos as reações convertem os combustíveis sólidos em gasosos, com o auxilio do ar e vapor quente ou oxigênio, em quantidades inferiores a estequiometria que é a base da química que estuda as proporções quantitativas entre os reagentes e o produto final da reação química.
PROCESSOS BIOLÓGICOS
Neste processo ocorre a decomposição da biomassa na ausência de ar, feita por bactérias, o que identifica o processo biológico cuja decomposição do material orgânico produz o biogás, geralmente composto de metano e dióxido de carbono, com poder calorífico da ordem de 4.500 Kcal/ m3. O biogás é obtido com o emprego de aterros sanitários e de biodigestores. Além desses existem outros processos biológicos como a Fermentação, a Transesterificação, etc.
ENERGIA DAS ONDAS
O primeiro parque gerador de energia oriunda do movimento das ondas com finalidade comercial que se tem notícia foi construído em Portugal no final de 2008. Fica situado a cerca de cinco quilômetros da costa portuguesa, e tem três máquinas Pelamis, especialmente desenvolvidas para esta finalidade por uma empresa Britânica).
Esta nova tecnologia baseia-se na captação da energia criada pelas ondas, que faz com que as máquinas subam e desçam no leito do mar. ‘
. A energia assim armazenada é depois transferida para um sistema hidráulico, que produz a energia elétrica a qual irá será injetada na rede de distribuição da localidade.
Máquina Pelamis. Fonte: www.explicatorium.com/TEMAS-Energia-das-Ondas.php
Modulo de conversão elétrica do Projeto Pelamis.
Tudo faz crer que no futuro a energia das ondas poderá se tornar numa importante fonte de energia renovável do Planeta.
Espera-se que até 2020, 22% do consumo energético de toda a comunidade européia seja oriundo de fontes de energia renováveis, como o sol, o vento e as ondas.
Portugal será seguramente o primeiro país a implementar uma planta comercial de aproveitamento da energia das ondas para geração de eletricidade.
As máquinas Pelámis foram fabricadas pela empresa escocesa de nome PELAMIS WAVE POWER, com capacidade de geração da ordem de 2,25MW e tinha como principal objetivo suprir de energia elétrica um total de 1500 residências.
Com o custo de alguns milhões de euros, o sistema apresentou problema de funcionamento apenas três meses após a sua inauguração, o que deu origem a um impacto negativo bastante forte, não somente em Portugal mas em toda a Europa.
Segundo o site www.wavec.org/investimentos em energias oceanicas o projeto Pelamis inicialmente constante de três máquinas de 750 KW cada, foi abandonado. Cada máquina era composta de três módulos totalizando 70 toneladas, com 142 metros de comprimento e 3,5 metros de diâmetro.
Está em estudo em Portugal a instalação de uma zona piloto em alto mar, uma espécie de laboratório marítimo, visando a geração de energia elétrica com o emprego do movimento das ondas.
Na conjuntura atual a geração de energia elétrica partindo do aproveitamento da energia cinética contida no movimento das ondas, ainda está em fase experimental. Projetos outros estão sendo desenvolvidos com base no movimento das ondas do mar.
Um deles consiste na entrada da onda em uma câmara de ar provocando a saída do ar lá contido, o qual ira acionar uma turbina acoplada a um gerador. Quando a onda se desfizer, provocará o recuo da massa de água no interior da câmara, fazendo com que o ar se desloque, agora em sentido contrário, passando novamente pela turbina.
Uma outra tecnologia em estudo consiste no aproveitamento do movimento ascendente e descendente da onda a qual irá acionar um êmbolo adequadamente acoplado a um gerador de energia elétrica.
Inúmeras são as maneiras de captar energia das ondas para gerar eletricidade. O problema, se não impossível ou de difícil solução, é obter uma transformação eficiente da energia cinética das ondas, em eletricidade; considerando que os sistemas até hoje empregados são de baixo rendimento.
De 1980 até os dias atuais somente a Inglaterra patenteou mais de 350 projetos e dispositivos com a finalidade de obter energia elétrica partindo do movimento das ondas do mar.
A partir de 1996 a implantação das usinas oceânicas com suporte na energia cinética das ondas têm experimentado um significativo avanço em países da Europa como a Espanha, por exemplo. O Japão e a Austrália também têm contribuído para a construção e instalação de tais usinas e no Reino Unido são sete projetos deste tipo sendo que, dos sete, dois já estão em operação.
Os países da UNIÃO EUROPEIA são, na atualidade, os líderes mundiais no desenvolvimento e aplicação das energias ditas renováveis tais como; a solar, a eólica, a energias das ondas, das marés, das correntes marítimas, da geotérmica e da biomassa em geral.
Este procedimento tem como objetivo primordial reduzir, tanto quanto possível, a dependência da importação de energias estrangeiras assim como proceder o cumprimento das metas fixadas pelo Protocolo de QUIOTO, no que se refere á redução das emissões de CO2, em grande parte responsável pelo aquecimento global adicional e indesejado.
APROVEITAMENTO DA ENERGIA DAS ONDAS NO BRASIL
Por ocasião da 21a edição da Conferência Internacional de Mecanismos Costeiros e Engenharia Ártica, havida no Rio de Janeiro em 2001, os professores da Coppe/UFRJ ouviram dos engenheiros europeus sobre o avanços desenvolvidos na Europa sobre a geração de energia elétrica oriunda das ondas oceânicas.
Assim é que em fevereiro de 2004 a direção da Coppe, o presidente da Eletrobrás e o governador do Estado do Ceará assinaram um convênio para construção da primeira Usina de Energia das Ondas no Brasil.
A partir daí teve início o estudo e a pesquisa por parte dos alunos da UFRJ, inclusive com defesa de tese, objetivando desenvolver um modelo brasileiro de usina das ondas.
O projeto foi direcionado de tal modo que as ondas acionassem braço mecânicos acoplados à bombas hidráulicas que injetavam água em câmaras hiperbáricas interligadas. As câmaras então passariam a injetar um jato de água com pressão e vazão suficientes para acionar uma turbina Pelton no eixo da qual estará acoplado um gerador de energia elétrica.
O esforço desenvolvido pelos alunos e professores foi plenamente recompensado nascendo assim um projeto brasileiro de geração de energia elétrica por meio do movimento das ondas oceânicas o qual chegou ao seu formato final em 2008.
Pesquisa feita no litoral brasileiro chegou à conclusão de que o litoral cearense oferecia todas as condições necessárias para a implantação de um projeto para geração de energia elétrica partindo das ondas oceânicas. O porto de PECÉM, na cidade de São Gonçalo do Amarante, região da grande Fortaleza foi o local escolhido para a instalação do primeiro Projeto Latino-americano de geração de energia limpa partindo da energia cinética das ondas do mar.
O funcionamento da usina (foto), estava programado para entrar em operação a partir de janeiro do corrente ano de 2011, dependendo unicamente dos equipamentos como câmara hiperbárica, flutuadores etc que complementarão a estrutura da usina.
A usina está prevista para funcionar por 12 a 18 meses, ocasião em que a equipe técnica terá condições de aprimorar a tecnologias pertinentes.
O projeto está sendo financiado pela Eletrobrás e pelo CNPq e prevê a construção de uma usina piloto com capacidade de geração de 500 KW. O projeto é coordenado pelo professor Segen Estefen.
Atualmente (maio/2011), esta em fase final de implantação nos EUA a primeira estação de energia das ondas em escala comercial com previsão paras conclusão no final de 2011.
O projeto está sendo desenvolvido pela NEW JERSEY com apoio científico da Ocean Power Tecnologies. A capacidade instalada é de 1,5 MW, na primeira fase, prevendo-se um aumento de geração para 50 MW. A geração anual da primeira fase do projeto é de 4.140 MWh.
A segunda fase, com a instalação de mais nove bóias, foi concluída em 2012.
ENERGIA MAREMOTRIZ
A energia maremotriz pode ser entendida como a energia cinética contida na água do mar e ou a energia potencial desta mesma massa de água. Quando tomamos como elemento gerador a energia cinética da água, estamos falando de energia das ondas, como já foi dito. Quando a geração de energia elétrica decorre da energia potencia desta massa líquida, estamos diante da energia maremotriz que em última análise
decorre da preamar e da baixa-mar.
A posição do sol e da lua em relação à Terra responde pelo comportamento dos níveis do mar e dos rios, o que tem origem a marés vivas e marés mortas, isto é marés grandes e marés pequenas.
As usinas maremotrizes são sistemas que operam tanto na preamar que define o nível máximo da maré cheia como na baixa-mar que determina o nível mínimo da maré baixa ou vazante.
A foto à esquerda é da primeira usina maremotriz construída no mundo com base no movimento das marés visando a geração de eletricidade. Data de 1966 e se encontra no estuário do Rio Rance, na costa da Bretanha na França.
A barragem da usina tem 332,5 metros de comprimento. Com vinte e quatro turbinas tipo bulbo, de 5,4 metros de diâmetro e de 10 Mw cada turbina, a usina tem uma potência de 240 MW, produzindo anualmente, desde 1966, energia na ordem de 550 a 600 GWh. A energia gerada pela Usina está ligada à rede de distribuição da EDF ( Èlectricité de France) desde 1967.
Existe uma semelhança entre a energia elétrica gerada com base no movimento das marés é a obtida pelo sistema hidrelétrico convencional. Ambos os casos se inicia pela construção de uma barragem <!– /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-parent:””; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”;} p {mso-margin-top-alt:auto; margin-right:0cm; mso-margin-bottom-alt:auto; margin-left:0cm; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”;} p.msg, li.msg, div.msg {mso-style-name:msg; mso-margin-top-alt:auto; margin-right:0cm; mso-margin-bottom-alt:auto; margin-left:0cm; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”;} @page Section1 {size:612.0pt 792.0pt; margin:70.85pt 3.0cm 70.85pt 3.0cm; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} –> que irá formar um reservatório, uma espécie de bacia de acumulação no caso das hidrelétricas.. Quando a maré é alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina hidráulica tipo bulbo, e produzindo energia elétrica. Quando a maré baixa, o reservatório começa a ser esvaziado e a água que sai dele passa novamente através da turbina, em sentido contrário. Portanto, tanto na maré alta como na maré baixa a água do mar aciona as turbinas nas quais estão acoplados, uma a uma, geradores elétricos produzindo assim eletricidade.
Além da França, pioneira neste tipo de geração de eletricidade. esta tecnologia também é usada em países como a Inglaterra, o Japão, a Russia e o Canadá, totalizando cinco países em todo o mundo.
Este tipo de geração só é possível em locais onde a amplitude da maré é relativamente grande. No caso da usina de La Rance esta amplitude chega a 13 metros.
Estudos já realizados na costa brasileira indicam que no litoral do Maranhão a amplitude da maré chega a oito metros, com um potencial disponível superior a 8 GW. Além do Maranhão os Estados do Pará e do Amapá, também oferecem condições necessárias para este tipo de geração de eletricidade.
O governo brasileiro, motivado pelo sucesso obtido pela França com a construção da usina maremotriz de LA RANCE, construiu, na década de 60 em São Luiz do Maranhão, a Usina de Bacanga no estuário do rio de mesmo nome. Todavia, vários problemas relacionados com gestão de projetos, planos de desenvolvimento urbano etc, contribuíram para a inviabilização da usina. Segundo o site WWW.cogedir.brasil.com/pdf/turbinas.pdf, os pesquisadores da Universidade Federal do Maranhão estudam a possibilidade de transformar a Usina de Bacanga em uma usina piloto com fins acadêmicos.
Segundo o siteHttp://www.ambientebrasil.com, poderemos ler: “Em Portugal há uma central na ilha do Pico nos Açores. A central é do tipo de coluna de água oscilante, com uma turbina Wells de eixo horizontal que aciona um gerador elétrico de velocidade variável, com a potência de 400 kW. O Centro de Ciência e Tecnologia da Marinha do Japão estuda formas de obter energia das ondas do mar. Para tanto, começou a testar em julho um gerador flutuante que atende pelo estranho nome de Baleia Poderosa. É uma balsa que foi ancorada na entrada de uma baía com sua frente apontada para a direção das ondas, mede 50 metros de comprimento por 30 de largura e 12 de profundidade, e é dividida internamente em três compartimentos, todos cheios de ar. Trata-se de um sistema engenhoso que converte a energia das ondas em energia pneumática. O balanço das ondas faz com que o nível da água no interior das câmaras suba e desça sem parar, fazendo-as funcionar como pistões gigantes. Quando o nível do mar sobe, a água comprime o ar que é afunilado na direção de uma turbina, movendo suas pás e gerando 110 kW de eletricidade.” <!– /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-parent:””; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; font-family:”Times New Roman”; mso-fareast-font-family:”Times New Roman”;} @page Section1 {size:595.3pt 841.9pt; margin:70.85pt 3.0cm 70.85pt 3.0cm; mso-header-margin:35.4pt; mso-footer-margin:35.4pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} –>
CORRENTES MARITIMAS
É sabido que o movimento da Terra assim como a circulação do vento na superfície do planeta originam no mar e nos oceanos uma corrente marítima detentora de grande quantidade de energia cinética.
Assim como a energia cinética dos ventos é utilizada para acionar engenhos eólicos, e por consequência gerar energia eletrica, da mesma forma a energia cinética das correntes marítimas pode ser empregada com o mesmo objetivo.
As correntes marítimas são classificadas conforme a temperatura do local onde elas se formam. Nas regiões equatoriais estão as correntes quentes enquanto que as correntes frias estão situadas nas regiões polares.
Segundo a Revista Eletronica de Jornalismo Científico, em noticia constante da Internet em data de 25/03/2011, a Escócia usará correntes maritimas para gerar eletricidade.
Uma empresa escocesa de energia renovavel obteve do governo a devida aprovação para a instalação de um parque maritimo de 10 MW na costa oeste da Escócia. Serão 10 turbinas de 1MW cada que irão suprir de energia eletrica cerca de 5 mil residências da Ilha de Islay. O iníicio da construção estava previsto para janeiro de 2013.
De acordo com o ministro do Meio Ambiente, a Escócia, pela sua posição geográfica, é o único local do mundo que pode liderar a geração de energia elétrica com o aproveitamento da energia das marés.
A meta do governo escocês é que 50% da energia elétrica a ser disponibilizada no país até 2020, seja de fontes renováveis.
O oceanográfo Eduardo Marone, da Universidade Federal do Paraná, disse que no Brasil há registros de correntes maritimas com potencial suficiente para gerar enegia elétrica, notadamente na baia de São Luiz no Maranhão.
Ao largo da costa de Paimpol e da ilha Bréhat, foi instalada e está sendo testada a maior turbina do mundo, localizada a 35 metros de profundidade, visando aproveitar o potencial das correntes maritimas na geração de eletricidade. Concluída a fase de testes a EDF (Eletricité De France), instalará mais 3 turbinas com operação de funcionamento previsto para o ano de 2012. São no total 4 turbinas que fornecerão 2MW/h para energizar 3.000 residências.
As turbinas têm 16 metros de diâmetro cada, pesando 1000 toneladas. Estima-se que na França o potencial das correnres maritimas é suficiente para gerar 2,5 a 3,5 GW. O governo francês tem como meta, até 2020, uma geração de energia elétrica decorrente do aproveitamento das fontes renováveis e não poluentes.
A matéria, de autoria de Rui Curado Silva, postada em 15 de setembro de 2011, sobre esta turbina, está disponivel em blocodeesquerdaindependente blogspot.com.
A França tem como meta produzir até o ano de 2020 23% de energia eletrica a partir da energia cinética das correntes marítimas. Já a Escócia estabeleceu para 2020 uma meta de 80% orinda da energia das correntes marítimas. Caso estas metas sejam concretizadas, isto representa uma redução significativa no consumo de petróleo e gas natural importado, o que em última análise contribuirá para atenuar, pelo menos, a poluição atmosférica.
Muito embora o aproveitamento da energia cinética das correntes marítimas na geração de energia elétrica seja ainda uma tecnologias que se encontra na fase embrionária, a operacionalidade das instalações já existentes a título de viabilização desta tecnologia, sinalizam para uma provavel aplicação comercial futura.
Protótipo como o SEAFLOW instalado em 2003 com sucesso, pela Marine Current Turbines Ltd, perto de Devon, no Reino Unido, a trinta metros de profundidade possui um rotor de 15metros de diâmetro podendo gerar 300 KW, acionado por uma corrente marítima de 2,7 m/seg. O seu funcionamento initerrupto por três anos consecutivos, é uma evidênte confirmação de sua viabilidade tecnológica.
O site http//ecotecnologia.wordpress.com./pag/2/, faz referência a um conversor de energia marítima de 1,2 Mw instalado em Stangford Lough, Irlanda, com 41 metros de altura cuja turbina girará a 12rpm (rotações por minuto). A energia eletrica resultante irá prover as necessidades energáticas de 1.000 residências.
Segundo o site COGEDIR, disponibilizado na Internet, o custo de produção das centrais movida com a energia cinéticas das correntes maritimas está atualmente entre 0,03 a 0,09 euros por KWh.
No Reino Unido e alguns outros países europeus, o emprego da enegia das ondas, das marés e dos oceanos tem sido objeto de estudos de alguns empresários visando a obtenção de energia elétrica.
A previsão do Reino Unido é a de alimentar até 5% de suas necessidades enegéticas com energia elétrica gerada por usinas maremotrizes.
Disponivel no site notícias.bol.uol.com.br. podemos ler que no Reino Unido a expectativa reinante é de que uma única usina cubra 5% das necessidades energética do país com a geração de 8,6 GW de eletricidade livre de CO2.
No maior rio da Reino Unido de nome SEVEM, a altura da maré chega a 15 metros. Pretende-se construir uma barragem que conterá a água na maré alta, a qual irá acionar 216 turbinas cada uma com 9 metros de diâmetro. A operação das turbinas na baixa-mar se fará com a água acumulada na preamar.
O Dr. Kai-Uwe Graw, professor de Engenharia Hidráulica da Universidade de de Leipzig, Alemanha, é de opinião de que a força das marés também pode ser explorada na Alemanha, assunto cujo potencial das usinas maremotrizes começou a ser conscientizado pelo professor na decada de 90.
Segundo Graw o funcionamento initerrupto da usina maremotriz SeaGen instalada a longo da baía de Strangford na Irlanda do Norte desde 2008, é uma prova evidente da aprovação da respectiva tecnologia. A SeaGen é a usina única usina maremotriz mais poderosa do mundo.
ENERGIA GEOTÉRMICA
As altas temperaturas encontradas nas camadas mais profundas da Terra podem proporcionar condições para gerar vapor de água o qual poderá ser empregado no acionamento de turbinas acopladas a geradores elétricos para a geração de eletricidade.
A temperatura no interior da Terra aumenta a medida em que nos distanciamos de sua superfície em direção ao seu interior. O gradiente térmico normal da Terra varia entre 8 e 50 oC para cada mil metros de profundidade dando em média 25 oC/Km.
A energia geotérmica é bastante considerável. Existem algumas instalações geotérmicas naturais como as de Larderello na Itália, construída em 1913 e considerada a primeira usina com 250Kw, tendo sido depois ampliada, passando a gerar 400 Mw. Nesta usina a energia geotérmica vem de uma profundidade de 310 metros cujo vapor gerado chega a 240 graus centígrados.
Os The Geysers nos Estados Unidos com 300 MW, a Rotorua na Nova Zelândia com 200 MW, a Sonora no México com 80 MW, as usinas de Matsukawa, Otake e Goshagate no Japão com 130 MW, a usina Hveragerdi de 17 MW na Islândia, a usina Bolshye Bannye de 25 MW na Ex- URSS, etc.
As fontes naturais de energia geotérmica ocorrem em regiões porosas de rocha quente e vapor de água superaquecido a uma determinada pressão.
Existem, no entanto, regiões onde as manifestações geotérmicas são bastante intensas já tendo sido registradas temperaturas entre 100 e 300 oC para cada mil metros de profundidade. Estas regiões estão localizadas na Europa Central, Nova Zelândia, Ilhas do Pacífico, Irã, Sudoeste das Ásia, Japão, regiões costeirasda China, etc. São regiões conhecidas como reservatórios térmicos, dado o seu elevado gradiente térmico.
Nos Estados Unidos o emprego da energia térmica está em terceiro lugar nas fontes de energias renováveis depois da energia hidroelétrica e da energia de biomassa. Os Estados Unidos tem uma capacidade instalada de geração de energia elétrica com o emprego de energia geotérmica da ordem de 2.900 Mw de potência em quanto que aplicações outras diretas desta energia geotérmica tem uma capacidade de instalação de 2.100 MW de potência. Aproximadamente 5.700 MW de potencia energética geotérmica estão sendo geradas em cerca de 20 países e aproximadamente 11.300 MW direcionadas para aquecimento de ambiente.
Cálculos feitos por especialistas dão conta de que os Estados Unidos são detentores de uma energia geotérmica equivalente a 36 x 1021 quilocalorias tomando por base um gradiente de 20oC/Km.
A demanda atual de energia geotérmica usada nos Estados Unidos equivale à queima de 60 milhões de barris de petróleo por ano.
A fonte térmica provém dos “geysers” de Wairakei com 290 Mw. Nesta instalação o vapor é extraído através de 60 furos com profundidade média de 4.000 pés (1.220 metros). A eficiência das centrais de conversão de energia geotérmica em vapor é de 14%.
A maioria dos reservatórios térmicos são isentos de água.
Normalmente eles são encontrados em regiões pouco profundas, menos de duas milhas (1609 metros), formados por imensos volumes de rocha quente com temperatura de 300 a 600 oC, cobrindo centenas de milhas quadradas.
Cientistas calculam que se toda a demanda de eletricidade do mundo fosse unicamente suprida por energia geotérmica, seria necessário um período de 41 milhões de anos para reduzir de apenas 1oF (32 oC) a temperatura da Terra.
Na verdade toda esta energia armazenada no interior da Terra está regida por leis naturais que não devem ser esquecidas. A captação desta energia não poderá ser feita aleatoriamente. O desequilíbrio resultante nas pressões existentes no interior da Terra devido a uma violenta extração dessa energia geotérmica poderá ocasionar sérios problemas de acomodação do subsolo, aquecimento ambiental e produção de água potável.
Em 1980 entrou em funcionamento a Central Geotérmica piloto de Pico Vermelho na Ilha de São Miguel (Açores), com uma potência instalada de 3 Mw.
A energia geotérmica se manifesta na forma de água quente jorrante, vapor úmido misto, vapor seco e rocha quente subterrânea.
No Brasil as manifestações de energia geotérmica mais conhecidas (água quente jorrante), são: Caldas de Goiás com temperatura entre 35 a 51 oC nas localidades de Caldas Velhas, Caldas Novas e Pirapetinga, Caldas de Santa Catarina com temperaturas entre 37 a 45 oC, nas localidades de Imperatriz, Tubarão, Betancourt e Santo Anjo da Guarda, Caldas de Mato Grosso com temperatura de 39 a 43 oC nas localidades de Palmeiras, Bahia do Frade e Poúro,Caldas de Minas Gerais com temperatura de 41,7oC em Poços de Caldas e de 31oC em Araxá, Caldas da Bahia com temperatura de 31 a 37 oC na localidade de Cipó, Caldas do Ceará com temperatura de 31,5 oC na localidade de Pagé, Caldas de São Paulo com temperatura de 28 oC em Lindóia.
Caldas do Rio Grande do Norte com temperatura de 28 oC em Mossoró, Caldas de Pernambuco com temperatura de 32 oC em Fazenda Nova,Termas de Salgadinho com temperatura de 38 oC em Pernambuco, etc.
Todas estas manifestações de energia geotérmica relacionadas em território brasileiro não oferecem temperaturas suficientes para uma exploração industrial porém constituem excelentes estações termais com poderes medicinais comprovados. Para a geração de energia elétrica partindo da energia geotérmica aproveitam-se as manifestações dos tipos vapor úmido misto, vapor seco e rocha quente.
A União Europeia e as Energias Renováveis.
Os países da UNIÃO EUROPEIA são, na atualidade, os líderes mundiais no desenvolvimento e aplicação das energias ditas renováveis tais como; a solar, a eólica, a energias das ondas, das marés, das correntes marítimas, da geotérmica e da biomassa em geral.
Este procedimento tem como objetivo primordial reduzir, tanto quanto possível, a dependência da importação de energias estrangeiras assim como proceder o cumprimento das metas fixadas pelo Protocolo de QUIOTO, no que se refere á redução das emissões de CO2, em grande parte responsável pelo aquecimento global adicional e indesejado.
O Protocolo de QUIOTO resultou de um acôrdo internacional iniciado em 1990, quando o IPCC (Painel Intergovernamental Sobre Mudanças Climáticas) de 1988, estabelecido pelo PNUMA (Organização Meteorológica Mundial e o Programa Das Naçóes Unidas para o Meio Ambiente, ) sinalizou para a criação de uma Convenção com base em uma cooperação internacional sobre questões relativas ao aquecimento global.
Apesar de tudo, só em 16/02/2005 é que o Protocolo de QUIOTO entrou em vigor.
Dos países membros da União Europeia, Portugal merece destaque pela iniciativa pioneira de aplicação, desde 2002, de uma política crescente de implantação consumo e produção de energias renováveis, com ênfase a partir de 2007.
Segundo o Site Energias Renováveis na União Europeia, 52% da energia produzida em Portugal é originada de fontes renováveis,conforme dados da EDP (Energias de Portugal).
Fontes Consultadas:
1 – Jornal da Globo de 09/08/2012 – Brasil ocupa o 6o lugar no ranking mundial de coletores solares.
2 – Petrobrás – Parque Eólico de Mangue Seco –
3 – Jornal da Globo de 24/06/ 2012 – Brasil ocupa a 21a posição no ranking dos produtores de energia eólica.
4 – Associação Brasileira de Energia Eólica
5 – http:// www.institutodeengenharia.org.br;site/noticias.
6 – As termoeletricas na geração de energia no Brasil.
7- www.fc-solar.com – 04/01/2011
8 – Bezerra. AM: Aplicações Térmicas da Energia Solar – 4a Edição- Editora da Universidade Federal da Paraíba – 2001.
9 – www.ciclovivo.com.br – 13/02/2010
10 – www.cartacapital.com.br/a – expansão -da- energia –térmica- solar.
11 –WWW.wavec.org/investimentos.
12 – WWW.explicatorium.com?temas-energia-das-ondas-php.
13 – http://www.ambientebrasil.com noticias .bol.com.br
14 – http://wikipedia.org/wiki/energia-maremotriz.
15 – WWW.geoocities.ws/sala de física/leitura/energiaondas.
16 – Morelli, Francis de Souza – Panorama Geral de Energia Eólica no Brasil. São Carlos – 2012.
17 – http://ecotecnologia. Word-press.com/Page/2/l
18 – WWW.coegedir-brasil.com/pdf/turbinas.pdf.
19 – http://belojardim.com/eua-maior-mercado-mundial-de-energia-solar.
20 – Instituto Ressoar – Energias Limpas : a força do sol. Fonte WWW.povre sources.com.
21 – Associação Brasileira de Energia Eólica.
22 – WWW.wikienergia.pt.
PREFÁCIO
A Matriz Energética Brasileira é uma das Matrizes mais ecológicas do Planeta, portanto uma das mais limpas e não poluentes, onde 47% da energia gerada e oriunda de insumos renováveis.
Muito embora conte o país com 181 usinas hidrelétricas fora as que estão em vias de licitação e construção como por exemplo, a usina Belo Monte no Rio Xingú e a usina Tabajara no Rio Paraná, além de outras, e ainda ser detentor de 119 Parques Eólicos, para atender à demanda energética o país ainda recorre à energia gerada pelas suas 1384 usinas termoelétricas, na eventualidade de uma crise energética configurada pela inconsistência do clima.
Por outro lado a eventual escassez de matéria prima para operação das termoelétricas faz com que o país importe energia, fato ocorrido na ocasião do Apagão, onde o Ministério das Minas e Energia reconheceu a necessidade de importação de energia elétrica da Argentina e Uruguai, “de forma excepcional e temporária”.
A Imprensa Nacional e Internacional tem sinalizado para a necessidade de combater o uso excessivo dos combustíveis fósseis, substituindo-os pelas energias renováveis, nas suas mais diferentes formas de manifestação.
O território brasileiro é rico em fontes alternativas de energia. Temos potencial suficiente que nos induz a captarmos energia das marés, caso do Maranhão, onde a diferença de maré entre a baixa-mar e a preamar é da ordem de 8 metros de altura. Tomemos como exemplo o caso da Usina Maremotriz, construída em 1966 no estuário do Rio Rance, na costa da Bretanha na França.
A energia das ondas nós oferece a possibilidade de gerarmos energia elétrica, caso do Porto de Pecém na cidade de São Gonçalo do Amarante na grande Fortaleza onde existe uma usina piloto em operação financiada pela Eletrobrás e pelo CNPq, com capacidade de geração de 500 KW. O projeto é coordenado pelo professor Segen Estefen.
O litoral brasileiro dispões ainda de consideráveis correntes marítimas as quais poderão ser empregadas para gerar energia elétrica, a exemplo da Escócia (parque marítimo de 10 MW), cuja meta é gerar 50% de energia elétrica com o concurso das fontes renováveis.
Como se isto não bastasse, contamos ainda com as regiões Norte e Nordeste, principalmente, com incidência solar de 1 Kw/m2 na maior parte do dia, o que propiciaria a obtenção de energia elétrica e térmica,empregadas na iluminação, acionamento de motores elétricos, aquecimento de água para fins residenciais, comerciais e industriais, etc.
No que se refere à reflexão da energia solar podemos empregá-la para gerar energia elétrica pelo processo termodinâmico convencional onde a fonte térmica será o sol, com o emprego dos sistemas Torre, calhas cilindro parabólicas, sistemas parabólicos e o tipo caixa quente, estes dois últimos empregados na cocção de alimentos.
Diante do que foi aqui evidenciado, o que nos falta realmente para agregarmos mais insumos ecológicos à nossa Matriz Energética é unicamente vontade política.
Considerando que na próxima década o potencial hidrelétrico estará esgotado, o Ministério das Minas e Energia lançará ainda este ano, o plano Nacional de Energia (PNE 2050), o qual contemplará todos os tipos de energia com ênfase para uma expansão térmica de base evidenciando a nuclear, o gás natural e o carvão mineral.
O PNE 2050 também sinaliza para as fontes renováveis como a eólica, a solar e a biomassa, porém de forma complementar.
Na verdade sendo o Brasil um país tropical onde a abundância de sol é incontestável, principalmente nas Regiões Norte e Nordeste, o aproveitamento do potencial solar na forma de energia elétrica e térmica com, relação ao potencial existente, é insignificante.
Países outros da Europa como a Alemanha, Espanha, Portugal etc, que não dispõem do potencial solar como o do Brasil, estão operacionalizando projetos ambiciosos de energia solar como e o caso da Central Solar de Ameralija de 63 MW e o Projeto Moura, um dos maiores complexos de energia solar da Europa, ambos em Portugal, o Projeto SUNFLOWER, uma rede de oito países europeus que resolveram substituir o carvão mineral pelas alternativas energéticas na geração de eletricidade, projeto este conhecido como Comunidade Zero de Carvão da União Européia, o Projeto ANDASOL com o emprego de calhas cilindro parabólicas para geração de energia elétrica, o maior do mundo em território espanhol, as Torres de Energia Solar Concentrada (CSPT) também na Espanha e finalmente o pioneirismo da Alemanha na geração de energia elétrica domiciliar com o emprego de painéis de fotocélulas, apenas para citar alguns projetos entre uma infinidade de outros existentes na União Européia, Estados Unidos, Japão etc.
O autor.
INDICE
Prefácio
Energia
Retrospectiva
Formas de Comunicação
O Fogo Segundo a Mitologia Grega
O Emprego da Eletricidade na Iluminação
Tales de Mileto
A Descoberta do Magnetismo
A Geração de Eletricidade
Hidroelétricas – Tipos de Turbinas Hidráulicas
Hidroelétricas Brasileiras
Geração Eólica
Geração Eólica Mundial
Geração Termoelétrica
Processos Alternativos
Energia Solar Direta
Energia Solar Indireta
Energia Solar Direta – Sistema Torre
Sistema Fotovoltaico
Energia Solar Indireta – Biomassa
Energia das Ondas
Aproveitamento da Energia das Ondas no Brasil
Energia Maremotriz
Correntes Marítimas
Energia Geotérmica
A União Européia e as Energias Renováveis
(Segunda Capa)
O aumento gradativo do consumo de energia aliado à falta de investimento no setor energético, decorrente da inexistência de uma política de planejamento, fez com que o Brasil enfrentasse, na atualidade, uma crise energética de grandes proporções.
Como se isto não bastasse, as ações antropológicas decorrentes da brutal emissão de gases poluentes lançado à atmosfera contribuíram decisivamente para um indesejado aumento do efeito estufa natural, provocando mudanças significativas no clima da Terra.
Tais mudanças, caracterizadas pelo aumento da temperatura e irregularidade no período chuvoso, reduziram perigosamente os níveis dos reservatórios hídricos das hidrelétricas, os quais atingiram a cota do respectivo volume morto.
Acredito que é chegada a hora dos setores competentes, em especial o Ministério das Minas e Energia, partir para o estabelecimento de uma política que prestigie efetivamente as fontes alternativas de energia, de acordo com a tendência energética de cada Região, e não apenas tratá-las apenas como simples energias auxiliares.
A crise energética atual é em parte decorrente da falta de iniciativa política que prestigie o desenvolvimento das fontes energéticas como a solar, a eólica, a maremotriz e tantas outras, capazes de adicionarem um significativo volume energético à nossa Matriz Energética Nacional.