INTRODUÇÃO
Ao abordarmos o assunto energia, normalmente lembramos-nos de energia elétrica. Nosso primeiro pensamento nos remete a ela, pois é graças à sua distribuição que podemos assistir televisão, tomar banho quente e, em dias de temperatura elevada, utilizar o ventilador ou o condicionador de ar.
Sabemos que é muito difícil sobreviver sem a energia elétrica. Tente imaginar como os avós de seus avós faziam para conservar os alimentos perecíveis, ou se comunicar com pessoas em outras cidades, ou então viajar.
O bem-estar e o progresso da humanidade dependem da capacidade do ser humano em gerar, controlar e distribuir energia.
Podemos obter a energia que utilizamos através de muitas fontes, como por exemplo: das águas dos rios nas usinas hidrelétricas, da queima de combustíveis fósseis ou renováveis nas termelétricas, a partir da biomassa, da radiação solar, dos ventos, das marés, dos núcleos dos átomos, entre outras.
A crescente demanda de energia torna necessário adotar medidas para que esta seja usada de forma econômica. No Brasil, com o risco de um novo apagão, o governo faz campanhas publicitárias tentando conscientizar a população para o uso racional da energia e adota, há muitos anos, o horário de verão. Mas só isso não basta, pois ao utilizarmos combustíveis fósseis que são o petróleo, o carvão mineral e o gás natural, estamos emitindo para o meio ambiente dióxido de carbono que é responsável pelo aquecimento global e mudanças climáticas. Além disso, o estoque desses combustíveis acabará nas próximas décadas.
Portanto, existe a necessidade de investirmos em formas de captação de energia que além de não agredir a natureza sejam renováveis como, por exemplo, o aproveitamento dos ventos através de aerogeradores. Estes dispositivos podem ser encontrados no Parque Eólico da cidade de Osório, no litoral norte do estado do Rio Grande do Sul.
De nada adianta tanto investimento e pesquisa em fontes alternativas, não poluentes do nosso planeta e viáveis economicamente, se a população não apresentar uma mudança em seu comportamento, pois o sucesso desses projetos também depende de se evitar o desperdício de energia em nossas casas.
USINA HIDRELÉTRICADe nada adianta tanto investimento e pesquisa em fontes alternativas, não poluentes do nosso planeta e viáveis economicamente, se a população não apresentar uma mudança em seu comportamento, pois o sucesso desses projetos também depende de se evitar o desperdício de energia em nossas casas.
As usinas hidrelétricas são construídas em locais onde há grandes quedas d’água. As quedas d’água podem ser substituídas por um grande lago formado pelo represamento da água. A água represada a uma grande altitude é conduzida por dutos de grande diâmetro que se estendem desde o lago superior até a casa de máquinas. Na casa de máquinas estão as turbinas e os geradores. A água contida no interior dos dutos exerce grande pressão sobre as pás das turbinas. Essa pressão faz a turbina girar, o que põe em movimento um eixo que existe no interior do gerador. No gerador em movimento, a energia associada à rotação das turbinas é transformada em energia elétrica. A energia elétrica é, então, transportada por meio de redes e torres de transmissão até os centros de consumo.
Esquema de geração de Energia Elétrica em uma Usina Hidrelétrica
Para que a represa continue com água, é necessário que a energia térmica do Sol evapore a água de rios, lagos e oceanos. A água evaporada sobe e forma nuvens. A água das nuvens precipita-se na forma de chuvas na cabeceira dos rios abastecendo o lago da represa, o que garante o funcionamento contínuo da usina.
Usina Hidrelétrica de Itaipu
USINA TERMELÉTRICA
Uma usina termelétrica produz energia elétrica a partir do calor gerado pela queima de carvão, óleo combustível ou gás natural em caldeiras. Dentro destas caldeiras existe água que circula dentro de tubos. A água ao ser aquecida se transforma em vapor. A pressão do vapor aciona as pás de uma turbina, cujo rotor gira juntamente com o eixo de um gerador que produz a energia elétrica. No final do processo, o vapor é resfriado em um condensador e convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, iniciando um novo ciclo. A energia elétrica é transportada por meio de redes e de torres de transmissão até os centros de consumo.
Esquema de geração de Energia Elétrica em uma Usina Termelétrica
A Usina Termelétrica Sepé Tiarajú, situada no município de Canoas tem capacidade para abastecer uma cidade de 550 mil habitantes. O calor produzido nesta usina provém do uso de gás natural.
Usina Termelétrica Sepé Tiarajú
ENERGIA SOLAR
1. Sol
O Sol é a estrela mais próxima da Terra, a cerca de 150 milhões de quilômetros. É formado principalmente por gás hidrogênio (92,1%) e gás hélio (7,8%) e a temperatura de sua superfície é cerca de 6000oC. A luz proveniente do Sol leva pouco mais de 8 minutos para atingir a superfície terrestre.
O Sol é uma fonte abundante, silenciosa, gratuita e não poluente de energia e é responsável pela manutenção de todas as formas de vida no planeta. A energia solar impulsiona as correntes atmosféricas e marítimas, faz evaporar a água que depois cai como chuva, propicia o processo de fotossíntese das plantas que fornece a energia para a sobrevivência dos organismos vivos que se alimentam de vegetais.
2. Energia Solar
Ao ficar parado sob o Sol percebe-se que ele ilumina e aquece o planeta Terra. Esta energia que aquece o nosso corpo, provocando reações químicas que podem bronzear ou queimar a pele, recebe o nome de energia solar.
A conversão da energia solar em outras formas de energia, como por exemplo, a energia contida nos vegetais, ajuda a suprir as demandas de energia do planeta. A conversão da energia solar em energia elétrica é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde se encontram bons índices de insolação em qualquer parte de seu território.
O uso da energia solar pode ser direto ou indireto. O uso direto da energia solar refere-se ao aquecimento de água, secagem de roupas, destilação para a produção de sal pela evaporação da água do mar e geração de energia elétrica. A energia solar indireta está relacionada, por exemplo, à energia eólica, à fotossíntese e à energia hidráulica.
3. Transformação de energia
Uma forma de aproveitamento da energia solar consiste na captação da radiação sob forma de calor, seja para o aquecimento da água para uso doméstico ou comercial, seja para a transformação do calor em outra forma de energia.
3.1. Aquecimento solar da água
No Brasil, é comum usar a energia elétrica para aquecer a água, tanto em torneiras como em chuveiros, sobrecarregando a rede elétrica e aumentando continuamente o consumo de energia elétrica. Em muitas regiões do país, onde as temperaturas são elevadas, pode-se usar a energia do Sol para esta finalidade através do uso de aquecedores solares.
Existem várias formas de construí-los. Em geral, o modelo mais usado no Brasil é constituído por placas especiais, chamadas coletores solares e de duas caixas d’água (uma para armazenar a água aquecida e outra para armazenar a fria). Os coletores solares transformam a energia radiante em energia térmica, sem a produção de nenhuma forma de energia intermediária durante a ocorrência do processo. Normalmente, as placas coletoras são feitas de cobre ou alumínio e cobertas por vidro, mas também podem ser de plástico.
O reservatório de água quente deve estar protegido por algum material isolante (que impeça ou minimize as trocas de calor com o ambiente), tais como: isopor ou cortiça. Um tubo leva a água do reservatório de água fria para as placas coletoras. Essas placas, aquecidas pelos raios solares, esquentam a água que passa pelos tubinhos dentro delas. Essa água vai para o reservatório de água quente, onde fica armazenada.
Aquecedor solar
3.2. Células solares ou fotovoltaicas
A conversão direta da energia solar em eletricidade é obtida através do uso de células solares ou fotovoltaicas. Elas podem ser encontradas, por exemplo, em calculadoras ou nos satélites espaciais. Foram desenvolvidas na década de 50, nos Estados Unidos, na construção dos satélites espaciais.
Célula fotovoltaica
Painel solar
Os módulos fotovoltaicos geram eletricidade em corrente contínua. As baterias armazenam a eletricidade obtida da luz do Sol durante o dia, possibilitando o funcionamento das lâmpadas e dos aparelhos elétricos à noite ou em períodos nublados.
4. Vantagens e desvantagens
O uso da energia solar é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas vantagens sobre as outras formas de obtenção de energia, tais como: não ser poluente, não interferir no efeito estufa, não prejudicar o ecossistema, não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica.
A desvantagem da conversão da energia solar por células fotovoltaicas é a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento através de células fotovoltaicas, pois estas ainda são caras e devem ser importadas.
ENERGIA EÓLICA
1. Origens
A energia do vento ou energia eólica é usada há milhares de anos pelo homem. Acredita-se que os barcos à vela foram uma das primeiras maneiras que o homem encontrou para se beneficiar dessa forma de energia. Os egípcios, no século III antes de Cristo (a.C.), construíam barcos com uma única vela quadrada e assim navegavam pelo rio Nilo.
Ao longo dos séculos outras aplicações surgiram para a energia proveniente dos ventos, por exemplo, o moinho de vento. Os moinhos de vento serviam para moer grãos ou extrair óleo de sementes e bombear água de poços garantindo a irrigação do solo para a agricultura.
Um moinho de vento funciona pela ação do vento que faz girar uma roda de pás localizada no alto do moinho (parecido com um cata-vento gigante). Essa roda de pás está presa a um eixo vertical, que, por meio de um sistema de engrenagens aciona outro eixo, dessa vez horizontal, cujo movimento giratório pode realizar algum trabalho.
Obs.: Eólico vem da palavra Éolo, que por sua vez era o deus grego dos ventos.
2. Como se formam os ventos?
O ar está em constante movimento e ao se mover transporta calor e água ao redor do planeta, definindo o clima. Quando o ar está quente, é menos denso que o ar frio e sobe criando uma área de baixa pressão. O ar frio “mergulha” para a Terra e se movimenta para encher a lacuna deixada pelo ar quente. É essa circulação de ar que formas os ventos.
Os ventos sopram de uma área de alta pressão para uma área de baixa pressão.
3. Energia eólica
Energia eólica é a energia associada às massas de ar em movimento, ou seja, é a energia proveniente dos ventos.
As estações do ano e as horas do dia são fatores que influenciam a quantidade de energia disponível no vento. Outros fatores que também variam a ocorrência dos ventos e de sua velocidade em um determinado local são a topografia e a rugosidade do solo.
Precisa-se avaliar o potencial do vento em uma região, para que se saiba qual será o aproveitamento do recurso eólico como fonte de energia.
Para avaliar o potencial eólico de uma região se faz necessário a coleta de dados de vento, tais como: a velocidade média do vento e a variação nas direções do vento. Esses dados, após serem analisados fornecerão o mapeamento eólico da região.
4. Transformação de energia
Uma das maneiras de se aproveitar a energia eólica ocorre por meio da conversão da energia cinética em energia elétrica.
4.1. Usina ou parque eólico
Uma usina eólica ou parque eólico é formado por vários aerogeradores ou turbinas eólicas.
Um aerogerador consiste num gerador elétrico movido por uma hélice, que é acionada pela força do vento. A hélice pode ser vista como um motor a vento e a quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento depende de quatro fatores: da quantidade de vento que passa pela hélice, do diâmetro da hélice, da dimensão do gerador e do rendimento de todo o sistema.
Aerogerador
O aerogerador é composto pelo rotor, pela nacela e pela torre. O rotor transforma a energia cinética dos ventos em energia mecânica de rotação, nele são fixadas as pás da turbina. A nacela é o compartimento instalado no alto da torre e que abriga todo o mecanismo do gerador, como por exemplo, a caixa multiplicadora, os freios, a embreagem, o controle eletrônico, o sistema hidráulico, etc. A torre, por sua vez, sustenta o rotor e a nacela na altura adequada ao funcionamento da turbina eólica.
Aerogerador
5. Vantagens e desvantagens
Como vantagens, o vento é uma fonte inesgotável de energia limpa e renovável. Está disponível em diversas localidades. A produção de energia elétrica a partir do vento tem um baixo impacto ambiental, pois não utiliza água na produção da energia elétrica e não gera gases poluentes.
Por outro lado, as desvantagens podem ser mencionadas: além do custo elevado dos aerogeradores, os parques eólicos alteram paisagens com suas torres e hélices e ameaçam pássaros se forem instalados em suas rotas de migração. Eles podem causar interferência na transmissão da televisão e emitem um ruído de baixa frequência que pode gerar desconforto.
QUESTÕES:
QUESTÕES:
(ENEM/2007) Qual das seguintes fontes de produção de energia é a mais recomendável para a diminuição dos gases causadores do aquecimento global?
(A) Óleo diesel.
(B) Gasolina.
(C) Carvão mineral.
(D) Gás natural.
(E) Vento.
(ENEM/2008) Uma fonte de energia que não agride o ambiente, é totalmente segura e usa um tipo de matéria-prima infinita é a energia eólica, que gera eletricidade a partir da força dos ventos. O Brasil é um país privilegiado por ter o tipo de ventilação necessária para produzi-la. Todavia, ela é a menos usada na matriz energética brasileira. O Ministério de Minas e Energia estima que as turbinas eólicas produzam apenas 0,25% da energia consumida no país. Isso ocorre porque ela compete com uma usina mais barata e eficiente: a hidrelétrica, que responde por 80% da energia do Brasil. O investimento para se construir uma hidrelétrica é de aproximadamente US$ 100 por quilowatt. Os parques eólicos exigem investimento de cerca de US$ 2 mil por quilowatt e a construção de uma usina nuclear, de aproximadamente US$ 6 mil por quilowatt. Instalados os parques, a energia dos ventos é bastante competitiva, custando R$ 200,00 por megawatt-hora frente a R$ 150,00 por megawatt-hora das hidrelétricas e a R$ 600,00 por megawatt-hora das termelétricas.
Época. 21/4/2008 (com adaptações).
De acordo com o texto, entre as razões que contribuem para a menor participação da energia eólica na matriz energética brasileira, inclui-se o fato de
(A) haver, no país, baixa disponibilidade de ventos que podem gerar energia elétrica.
(B) o investimento por quilowatt exigido para a construção de parques eólicos ser de aproximadamente 20 vezes o necessário para a construção de hidrelétricas.
(C) o investimento por quilowatt exigido para a construção de parques eólicos ser igual a 1/3 do necessário para a construção de usinas nucleares.
(D) o custo médio por megawatt-hora de energia obtida após instalação de parques eólicos ser igual a 1,2 multiplicado pelo custo médio do megawatt-hora obtido das hidrelétricas.
(E) o custo médio por megawatt-hora de energia obtida após instalação de parques eólicos ser igual a 1/3 do custo médio do megawatt-hora obtido das termelétricas.
