Energia solar: Vantagens e desvantagens

Energia solar

A energia solar é aquela energia produzida pela luz solar e o seu calor. Trata-se de uma captação dos raios solares para a geração de eletricidade ou a produção de calor. É inesgotável e renovável, uma vez que vem do sol. Ela é aproveitada usando painéis e espelhos.

O que é energia solar?

As células solares fotovoltaicas convertem a luz solar diretamente em eletricidade pelo chamado efeito fotovoltaico, pelo qual certos materiais são capazes de absorver fótons (partículas de luz) e liberar elétrons, gerando uma corrente elétrica.

Por outro lado, os coletores solares térmicos utilizam painéis ou espelhos para absorver e concentrar o calor do Sol, transferindo-o para um fluido e conduzindo-o por canos para usá-lo em prédios ou instalações, e também para produção de eletricidade (termoelétrica solar).

Quais são os benefícios da energia solar?

benefícios da energia solar
benefícios da energia solar

A energia solar oferece muitos benefícios que a tornam uma das formas de energia mais promissoras. Renovável, não poluente e disponível em todo o planeta, contribui para o desenvolvimento sustentável e a criação de empregos onde está instalado.

Da mesma forma, a simplicidade dessa tecnologia a torna ideal para uso em áreas rurais ou de difícil acesso e isoladas da rede elétrica. A energia solar também é útil para gerar eletricidade em grande escala e injetá-la na rede, especialmente em regiões onde a meteorologia proporciona muitas horas de sol por ano.

Os módulos de captura solar são relativamente fáceis de manter, o que, uma vez que que temos a redução contínua e acentuada no custo dos painéis fotovoltaicos. As usinas solares também não emitem gases poluentes e são silenciosas.

Outra vantagem da energia proveniente do Sol é sua capacidade de gerar riqueza local, diminuindo a dependência energética do exterior. Embora seja certo que a energia solar é intermitente e depende diretamente do clima e dos ciclos diurnos e noturnos, os rápidos avanços nas tecnologias de armazenamento de eletricidade estão reduzindo essa dependência e levarão à crescente participação da energia solar no sistema energético.

RESUMO DOS BENEFÍCIOS DA ENERGIA SOLAR

  • Renovável
  • Inesgotável
  • Não poluente
  • Evita o aquecimento global
  • Reduz o uso de combustíveis fósseis
  • Reduz as importações de energia
  • Gera riqueza e empregos locais
  • Contribui para o desenvolvimento sustentável
  • É modular e muito versátil, adaptável a diferentes situações
  • Pode ser aplicado da mesma forma para geração de eletricidade em grande escala e em pequena escala em áreas isoladas da rede

Como a energia solar é obtida?

Como a energia solar é obtida
Como a energia solar é obtida

O sol fornece energia de duas maneiras diferentes:

  • Ele fornece calor extraído por espelhos que concentram a luz do sol em um receptor que contém um fluido que atinge temperaturas de até 1.000 ° C. O calor transforma o fluido em vapor que move uma turbina e finalmente produz eletricidade.
  • Ele fornece luz que é convertida em eletricidade através de painéis solares fotovoltaicos. Painéis fotovoltaicos são formados por grupos de células ou células solares que convertem luz (fótons) em energia elétrica (elétrons).

A energia solar funciona capturando a energia do sol e transformando-a em eletricidade. Nosso sol é um reator nuclear natural. Ele libera pequenos pacotes de energia chamados fótons, que viajam a 93 milhões de quilômetros do sol para a Terra em cerca de 8,5 minutos.

A cada hora, fótons suficientes afetam nosso planeta para gerar energia solar suficiente para satisfazer as necessidades globais de energia por um ano inteiro.

Atualmente, a energia fotovoltaica representa apenas cinco décimos de um por cento da energia consumida nos Estados Unidos. Mas a tecnologia solar está melhorando e o custo da energia solar está caindo rapidamente, então nossa capacidade de aproveitar a abundância de energia do sol está aumentando.

Um relatório de 2017 da Agência Internacional de Energia mostra que a energia solar se tornou a fonte de energia que mais cresce no mundo – marcando a primeira vez que o crescimento da energia solar ultrapassou o de todos os outros combustíveis.

Nos próximos anos, todos estaremos aproveitando os benefícios da eletricidade gerada por energia solar de uma forma ou de outra.

Como funcionam os painéis solares?

Quando os fótons atingem uma célula solar, eles soltam os elétrons de seus átomos. Se os condutores estão ligados aos lados positivo e negativo de uma célula, forma um circuito elétrico.

Quando os elétrons fluem por esse circuito, eles geram eletricidade. Células múltiplas formam um painel solar e vários painéis (módulos) podem ser conectados para formar um painel solar. Quanto mais painéis você puder implantar, mais energia você pode gerar.

O que são painéis solares feitos?

Os painéis solares fotovoltaicos (PV) são compostos de muitas células solares. As células solares são feitas de silício, como semicondutores. Eles são construídos com uma camada positiva e uma camada negativa, que juntos criam um campo elétrico, assim como em uma bateria.

Como os painéis solares geram eletricidade?

Os painéis solares fotovoltaicos geram eletricidade de corrente contínua (DC) e com ajuda de um inversor, converte-se a corrente contínua em corrente alternada.

Com corrente alternada, os elétrons são empurrados e puxados, invertendo a direção periodicamente, muito parecido com o cilindro do motor de um carro. Os geradores criam eletricidade CA quando uma bobina de fio é girada ao lado de um imã. Muitas fontes de energia diferentes podem “girar a manivela” deste gerador, como gás ou diesel.

A eletricidade CA foi escolhida para a rede de energia elétrica dos EUA, principalmente porque é menos dispendiosa transmitir por longas distâncias. No entanto, os painéis solares criam eletricidade de corrente contínua.

O que faz um inversor solar?

Um inversor solar retira a eletricidade de DC do painel solar e usa isso para criar eletricidade CA. Inversores são como os cérebros do sistema. Juntamente com a inversão de corrente contínua em corrente alternada, eles também fornecem proteção contra falha de aterramento e estatísticas do sistema, incluindo tensão e corrente nos circuitos CA e DC – produção de energia e rastreamento do ponto de potência máxima.

Inversores centrais dominaram a indústria solar desde o início. A introdução de micro-inversores é uma das maiores mudanças tecnológicas na indústria de PV. Os micro-inversores otimizam para cada painel solar individual, não para um sistema solar inteiro, como os inversores centrais fazem.

Isso permite que cada painel solar funcione com potencial máximo. Quando um inversor central é usado, ter um problema em um painel solar (talvez esteja na sombra ou esteja sujo) pode reduzir o desempenho de todos os painéis solares.

Como funciona um sistema de painel solar?

Aqui está um exemplo de como funciona uma instalação de energia solar em casa. Primeiro, a luz solar atinge um painel solar no telhado. Os painéis convertem a energia em corrente contínua, que flui para um inversor.

O inversor converte a eletricidade de DC para AC, que você pode usar para alimentar sua casa. É lindamente simples e limpo, e está ficando mais eficiente e acessível o tempo todo.

No entanto, o que acontece se você não estiver em casa para usar a eletricidade que seus painéis solares estão gerando a cada dia ensolarado? E o que acontece à noite quando o seu sistema solar não está gerando energia em tempo real?

Desvantagens da energia solar

Embora muitas coisas boas sejam ditas todos os dias sobre a energia solar, as pessoas devem se familiarizar com as desvantagens da energia solar antes de comprometer qualquer recurso financeiro. Aqui está um esboço das desvantagens básicas da energia solar:

  1. Não é 100% confiável

Isso significa que quando o sol não está brilhando, não há geração de energia. A geração de energia é afetada principalmente durante a noite e durante os meses de inverno. A maioria das pessoas já investiu em sistemas de backup de bateria, que armazenam energia para serem usados ​​quando o sol não está brilhando. No entanto, investir em sistemas de backup pode aumentar o custo total da instalação de um painel solar. Na maior parte acaba não agregando valor à tecnologia de energia solar.

Ao contrário de outras fontes de energia renováveis que também podem ser operadas durante a noite, os painéis solares são inúteis, o que significa que você precisa depender da rede elétrica local para obter energia durante a noite ou comprar baterias solares para armazenar o excesso de energia para utilizar na noite. Além disso, tempestades ou furacões também reduzem sua capacidade de atrair energia durante esses dias.

2. Problema de eficiência

Muito tem sido documentado sobre a ineficiência da energia solar. A maioria das pessoas não entende o que significa eficiência. As pessoas olham para 15% de eficiência e acham que não é bom o suficiente. Eles acham que a eficiência ideal deveria ser 100%. A eficiência é toda sobre a quantidade de espaço necessária para gerar a energia. Você ficaria chocado ao saber que um painel solar de 250 watts com 15% de eficiência produz a mesma potência que um painel solar de 250 watts com 20% de eficiência. A disparidade é mostrada em tamanho. Painéis menores tendem a ser mais eficientes do que os painéis maiores.

Maior eficiência é vital quando se olha para alimentar pequenos eletrônicos devido ao aspecto espacial. No entanto, um teto é adequado para gerar energia para qualquer uso doméstico. Isto significa que as pessoas só investem em painéis solares no telhado quando o espaço do telhado é pequeno. Também é bom notar que painéis mais eficientes são relativamente caros.

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Energia potencial: Vantagens e desvantagens

Energia potencial

Energia Potencial é a energia armazenada em condições de poder vir a ser utilizada e depende da posição relativa de várias partes de um sistema e/ou corpo.

Um objeto pode armazenar energia como resultado de sua posição. Por exemplo, a bola pesada de uma máquina de demolição está armazenando energia quando é mantida em uma posição elevada.

O que é energia potencial?

Essa energia armazenada enquanto a bola está em posição elevada é referida como energia potencial. Da mesma forma, um arco desenhado é capaz de armazenar energia como resultado de sua posição. Ao assumir sua posição usual (isto é, quando não for desenhado), não há energia armazenada na proa. No entanto, quando sua posição é alterada de sua posição habitual de equilíbrio, o arco é capaz de armazenar energia em virtude de sua posição.

TIPOS DE ENERGIA

Na prática, existem dois tipos de energia potencial: Gravitacional e Elástica.

ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL

ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL

A energia gravitacional ou energia potencial gravitacional é a energia armazenada no objeto por causa de sua altura acima do solo dentro do campo gravitacional. Todos nós experimentamos a força da gravidade dentro do campo gravitacional da Terra.

Se o trabalho for feito no objeto contra a força gravitacional, o objeto ganhará energia potencial gravitacional.

Por exemplo, quando um objeto é levantado até uma altura ‘h’, o trabalho é feito contra a força gravitacional que está puxando para baixo. Este trabalho feito no objeto é armazenado como energia potencial. Se esse objeto levantado for liberado da altura ‘h’, sua energia potencial será convertida na energia de movimento ou energia cinética.

A quantidade de energia potencial gravitacional que um objeto possui depende da massa do objeto e da altura do objeto acima do solo. Objetos que estão em grande altura acima do solo têm mais energia potencial. Da mesma forma, objetos que estão a pequena altura acima do solo têm menos energia potencial.

Objetos que têm mais massa têm mais energia potencial. Da mesma forma, objetos que têm menos massa têm menos energia potencial.

Vamos considerar, por exemplo, que o objeto C tem mais energia potencial que o objeto B, porque o objeto C tem mais massa do que o objeto B. Similarmente, o objeto A tem menos energia potencial do que objeto C, porque o objeto A está presente a menos altura.

ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA

ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA
ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA

Energia potencial elástica é a energia armazenada em um objeto que é esticado ou comprimido. A energia potencial elástica pode ser armazenada nos objetos elásticos, como molas, elásticos etc. Qualquer mola que seja esticada ou comprimida armazenou energia potencial elástica.

Vamos considerar uma mola que não esteja esticada. Se você aplicar força em uma mola e esticá-la, então a energia é transferida para a mola. A energia que foi adquirida pela neste processo é chamada de energia potencial elástica.

A quantidade de energia potencial elástica armazenada em uma mola comprimida é igual à quantidade de trabalho realizado ou energia aplicada para esticar a mola. Se mais quantidade de força é aplicado na mola, então mais quantidade de energia potencial elástica é armazenada. Da mesma forma, se for aplicada menos quantidade de força na mola, então menor quantidade de energia potencial elástica é armazenada na primavera.

PODEMOS APROVEITAR A ENERGIA POTENCIAL PARA GERAR ELETRICIDADE?

A gravidade é uma força natural poderosa que, como muitas outras forças, os humanos começaram a colher para produzir eletricidade. As represas hidrelétricas podem usar água, mas também usam a gravidade para ajudar a produzir eletricidade.

O mesmo vale para geradores de maré. Se você quiser gerar eletricidade usando a gravidade, não é difícil, mas as quantidades necessárias para gerar eletricidade suficiente para abastecer uma casa exigirão uma fonte maior do que uma calha coletora ou um pequeno riacho.

Para gerar eletricidade usando a força da gravidade, você deve encontrar uma fonte onde a gravidade cause movimento. Movimento é energia cinética e você precisa converter isso em eletricidade. Um riacho que flui para baixo, uma cachoeira, chuva saindo de uma calha – todos estes são considerados movimento causado pela gravidade. Você precisa, portanto, encontrar um local apropriado.

O próximo passo é instalar uma turbina. Essas máquinas funcionam de maneira semelhante a uma roda d’água. Uma parte da turbina elétrica é girada por uma força, neste caso líquido sendo puxado pela gravidade. O giro da roda gira um eixo central, que por sua vez irá girar um imã cercado por fio de cobre. Isso cria uma corrente elétrica, que pode ser usada imediatamente ou armazenada em uma bateria.

O passo final é usar a eletricidade produzida. Como mencionado acima, quanto maior a fonte, mais eletricidade você pode produzir. Mas tenha em mente que quanto maior a fonte, maior a turbina que você precisará para lidar com isso.

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Energia nuclear: Vantagens e desvantagens

Energia nuclear

A energia nuclear é basicamente a produção de energia a partir de núcleos atômicos pelo uso de uma reação nuclear controlada. Atualmente, o único método em uso é a fissão nuclear (em que um átomo se divide em dois), mas há pesquisas contínuas na área da fusão nuclear que tem sido considerada a fonte perfeita e “infinita” de energia segura e barata.

O que é energia nuclear?

O urânio é o elemento “radioativo” usado na fissão nuclear. A forma como gera eletricidade é que em um reator nuclear o núcleo de urânio é bombardeado por um nêutron livre, que então produz dois átomos menores e até três nêutrons e energia livres.

Esse processo pode se tornar autossustentável e produzir uma enorme quantidade de energia à medida que mais nêutrons livres são liberados do evento de fissão do que o necessário para iniciá-lo.

Central nuclear

Usinas nucleares operam capturando a energia liberada da divisão do núcleo de urânio. Isso ocorre no reator (que é usado como fonte de calor) que, em seguida, aquece a água que é transportada do núcleo como vapor ou água superaquecida, que também é convertida em vapor. Este vapor aciona então uma turbina que faz girar um gerador e assim produzir eletricidade.

O urânio enriquecido é geralmente formado em pelotas com cerca de 2,5 cm de comprimento. Esses pellets são então transformados em hastes longas, que são então coletadas em feixes. Os feixes são então submersos em água dentro de uma válvula de pressão. Esse feixe de urânio aquece a água e a transforma em vapor, que aciona uma turbina.

As usinas de energia nucleares são muito semelhantes a uma usina padrão a carvão, mas como emitem altos níveis de radiação perigosa, uma série de precauções extras é necessária.

O reator é alojado em um revestimento de concreto, que atua como um escudo de radiação. Este é ele próprio alojado dentro de uma grande embarcação de aço que impede o vazamento de gases ou fluidos radioativos. Isto é então tudo contido dentro de um edifício de concreto, que é à prova de desastres (terremotos, bombas).

Atualmente, existem mais de 430 usinas nucleares em operação em todo o mundo e elas fornecem mais de 2% da produção total de energia do mundo e 15% da eletricidade mundial.

Vantagens da energia nuclear

  • A energia nuclear é considerada um método mais limpo de produção de energia do que os combustíveis fósseis padrão.
  • Não produz gases de efeito estufa (emissão quase zero)
  • Cada planta produz uma enorme quantidade de energia.
  • As plantas são muito bem projetadas e executadas e muito raramente apresentam problemas (exceto por erro humano).
  • Novas usinas são muito mais eficientes e seguras do que suas contrapartes mais antigas.
  • Usinas nucleares têm custos operacionais muito baixos (apenas uma pequena quantidade de urânio é necessário.)
  • É relatado que os resíduos nuclear pode ser armazenado com segurança no subsolo (embora esta é uma questão fortemente debatida.)

Desvantagens da energia nuclear

  • Produz resíduos perigosos que precisam ser armazenados no subsolo e permanecer radioativos por muito tempo.
  • Custos iniciais muito altos
  • Mineração e refino O urânio não é muito limpo. Além disso, os custos de transporte são muito altos, o que aumenta o custo da energia nuclear.

Questões Que Afetam A Energia Nuclear

Energia nuclear como funciona
Energia nuclear como funciona

Os países podem ter uma série de motivos para a implantação de usinas nucleares, incluindo a falta de recursos energéticos nativos, o desejo de independência energética e a meta de limitar as emissões de gases de efeito estufa usando uma fonte de eletricidade sem carbono.

Os benefícios da aplicação da energia nuclear a essas necessidades são substanciais, mas são temperados por uma série de questões que precisam ser consideradas, incluindo a segurança dos reatores nucleares, seu custo, o descarte de resíduos radioativos e um potencial para o combustível nuclear.

Segurança

A segurança dos reatores nucleares tornou-se primordial desde o acidente de Fukushima em 2011. As lições aprendidas com esse desastre incluíram a adoção de regulamentação informada pelo risco, fortalecer os sistemas de gestão para que as decisões tomadas em caso de severo – os acidentes baseiam-se na segurança e não nos custos ou repercussões políticas, avaliam periodicamente novas informações sobre os riscos decorrentes de desastres naturais, como terremotos e tsunamis associados, e tomam medidas para mitigar as possíveis conseqüências de um blecaute da estação.

Os quatro reatores envolvidos no acidente de Fukushima foram BWRs de primeira geração projetados na década de 1960. Projetos mais novos da Geração III, por outro lado, incorporam sistemas de segurança aprimorados e confiam mais nos chamados projetos de segurança passiva (isto é, direcionar a água de resfriamento pela gravidade, em vez de movê-la por bombas), a fim de manter as plantas seguras em caso de acidente grave ou interrupção da estação.

Por exemplo, no projeto Westinghouse AP1000, o calor residual seria removido do reator pela água que circula sob a influência da gravidade dos reservatórios localizados dentro da estrutura de contenção do reator. Os sistemas de segurança ativa e passiva também são incorporados ao Reator Europeu de Água Pressurizada (EPR).

Tradicionalmente, os sistemas de segurança aprimorados resultaram em custos de construção mais altos, mas os projetos de segurança passiva, exigindo a instalação de muito menos bombas, válvulas e tubulações associadas, podem na verdade render uma economia de custos.

Economia

Uma medida econômica conveniente usada na indústria de energia é conhecida como custo nivelado da eletricidade, ou LCOE, que é o custo de gerar um quilowatt-hora (kWh) de eletricidade média ao longo da vida útil da usina. O LCOE também é conhecido como “custo de barramento”, pois representa o custo da eletricidade até o barramento da usina, um aparato condutor que liga os geradores da usina e outros componentes ao equipamento de distribuição e transmissão que fornece a eletricidade ao sistema.

O custo do barramento de uma usina de energia nuclear é determinado por:

1) custos de capital de construção, incluindo custos financeiros,

2) custos de combustível,

3) custos de operação e manutenção e

4) custos de desativação e descarte de resíduos.

Para usinas nucleares, os custos de barramento são dominados pelos custos de capital, que podem representar mais de 70% do LCOE. Os custos de combustível, por outro lado, são um fator relativamente pequeno no LCOE de uma usina nuclear (menos de 20%). Como resultado, o custo da eletricidade de uma usina nuclear é muito sensível aos custos de construção e taxas de juros, mas relativamente insensível ao preço do urânio. De fato, os custos de combustível para usinas movidas a carvão tendem a ser substancialmente maiores do que as das usinas nucleares.

Mesmo que o combustível para um reator nuclear tenha que ser fabricado, o custo do combustível nuclear é substancialmente menor do que o custo do combustível fóssil por quilowatt-hora de eletricidade gerada. Esta vantagem de custo de combustível é devido ao enorme conteúdo de energia de cada unidade de combustível nuclear comparado ao combustível fóssil.

Os custos de O & M para usinas nucleares tendem a ser mais altos do que aqueles para usinas de combustível fóssil, devido à complexidade de uma usina nuclear e às questões regulatórias que surgem durante a operação da usina. Os custos de desmantelamento e eliminação de resíduos estão incluídos nas taxas cobradas pelas empresas de eletricidade.

No início do século 21, a eletricidade de usinas nucleares normalmente custa menos que a eletricidade de usinas a carvão, mas essa fórmula pode não se aplicar à nova geração de usinas nucleares, dada a sensibilidade dos custos de barramento aos custos de construção e taxas de juros. Outra grande incerteza é a possibilidade de impostos sobre o carbono ou regulamentos mais rígidos sobre as emissões de dióxido de carbono. Essas medidas quase certamente elevariam os custos operacionais das usinas de carvão e, assim, tornariam a energia nuclear mais competitiva.

Proliferação

Há muito se afirma que o desenvolvimento e a expansão da energia nuclear comercial levaram à proliferação de armas nucleares, porque os elementos do ciclo de combustível nuclear (incluindo o urânio enriquecimento e reprocessamento de combustível irradiado) também podem servir como vias para o desenvolvimento de armas. No entanto, a história do desenvolvimento de armas nucleares não apóia a noção de uma conexão necessária entre a proliferação de armas e a energia nuclear comercial.

O primeiro caminho para a proliferação, enriquecimento de urânio, pode levar a uma arma nuclear baseada em urânio altamente enriquecido. Considera-se relativamente simples para um país fabricar uma arma com urânio altamente enriquecido, mas o impedimento historicamente tem sido a dificuldade do processo de enriquecimento.

O segundo caminho para a proliferação, reprocessamento, resulta na separação do plutónio do combustível irradiado altamente radioactivo. O plutônio pode então ser usado em uma arma nuclear. No entanto, o reprocessamento é fortemente protegido nos países onde é realizado, tornando o reprocessamento comercial um caminho improvável para a proliferação. Além disso, é considerado mais difícil construir uma arma com plutônio versus urânio altamente enriquecido.

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Mais de 20 países desenvolveram indústrias de energia nuclear sem construir armas nucleares. Por outro lado, os países que construíram e testaram armas nucleares seguiram outros caminhos além de comprar reatores nucleares comerciais, reprocessar o combustível usado e obter plutônio.

Alguns construíram instalações com o propósito expresso de enriquecer urânio; alguns construíram reatores de produção de plutônio; e alguns desviaram sub-repticiamente os reatores de pesquisa para a produção de plutônio. Todos esses caminhos para a proliferação nuclear têm sido mais eficazes, menos caros e mais fáceis de esconder de olhares indiscretos do que a rota de energia nuclear comercial.

No entanto, a proliferação nuclear continua sendo uma questão altamente sensível, e qualquer país que deseje lançar uma indústria comercial de energia nuclear necessariamente chamará a atenção dos órgãos de supervisão, como a Agência Internacional de Energia Atômica.

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Energia mecânica: Vantagens e desvantagens

Energia mecânica

Energia mecânica é a soma da energia cinética, (ou energia do movimento) e a energia potencial (energia armazenada em um sistema em razão da posição de suas partes). A energia mecânica é constante em um sistema que tem apenas forças gravitacionais ou em um sistema de outra forma idealizado – isto é, uma falta de forças dissipativas, como fricção e resistência do ar, ou em que tais forças podem ser razoavelmente negligenciadas.

Energia mecânica o que é?

Assim, um pêndulo oscilante tem sua maior energia cinética e menos energia potencial na posição vertical, na qual sua velocidade é maior e sua altura menor. Por outro, tem sua energia cinética menor e maior energia potencial nas extremidades de seu balanço, em que sua velocidade é zero e sua altura é maior. Conforme o pêndulo se move, a energia está continuamente passando de um lado para outro entre as duas formas.

Negligenciando o atrito no pivô e na resistência do ar, a soma das energias cinéticas e potenciais do pêndulo, ou sua energia mecânica, é constante. Na verdade, a energia mecânica do sistema é diminuída no final de cada oscilação pela pequena quantidade de energia transferida para fora do sistema pelo trabalho feito pelo pêndulo em oposição às forças de atrito e resistência do ar.

O que é energia mecânica?

O sistema lunar é quase constante, pois é ritmicamente intercambiável entre suas formas cinética e potencial.

Quando a Lua está mais distante da Terra em sua órbita quase elíptica, sua velocidade é menor. Sua energia cinética diminuiu e sua energia potencial é maior. Quando a Lua está mais próxima da Terra, ela viaja mais rápido; alguma energia potencial foi convertida em energia cinética.

Como converter energia mecânica em energia elétrica

Energia mecânica como funciona?
Energia mecânica como funciona?

Uma bateria converte energia química em eletricidade, e uma célula solar produz eletricidade a partir da energia do sol, mas se você quiser produzir eletricidade a partir de energia mecânica, você precisa de um gerador de indução. Esses geradores podem ser pequenos o bastante para alimentar uma lanterna estilo manivela ou grande o suficiente para energizar cidades inteiras, mas todos trabalham com base no princípio da indução eletromagnética, descoberta por Michael Faraday, físico e inventor inglês do século XIX. Hoje, os geradores de indução que funcionam com uma variedade de combustíveis fornecem eletricidade para a maioria da população mundial.

Como funciona a indução

O experimento de indução de Faraday é provavelmente um dos mais importantes da física, e foi relativamente simples. Ele enrolou um pedaço de fio condutor em torno de um núcleo circular e conectou o fio a um condutor. Ele descobriu que mover um ímã pelo centro do círculo fazia a corrente fluir pelo fio.

A corrente parou quando ele parou de mover o imã, e fluiu na direção oposta quando ele inverteu a direção do imã. Mais tarde, ele formulou a lei da indução eletromagnética, agora conhecida como Lei de Faraday, que relacionou a força da corrente com a magnitude da mudança do campo magnético, também conhecida como fluxo magnético. A força do ímã, o número de bobinas ao redor do núcleo e as características do fio condutor influenciam os cálculos para geradores do mundo real.

Como os geradores usam a indução

Esteja localizado dentro de um gerador doméstico, seu carro ou uma usina nuclear, os geradores geralmente incorporam os mesmos recursos. Eles incluem um rotor com um núcleo oco que gira em torno de um estator. O estator é tipicamente um ímã poderoso, enquanto as bobinas que transportam eletricidade são enroladas ao redor do rotor. Em alguns geradores, as bobinas são enroladas ao redor do estator e o rotor é magnetizado. Não importa. De qualquer maneira, a eletricidade fluirá.

O rotor precisa girar para que a eletricidade flua, e é aí que entra a energia mecânica. Os geradores de grande escala utilizam uma variedade de combustíveis e processos naturais para essa energia. Com cada rotação do rotor, o fluxo de corrente pára, inverte, pára novamente e retorna para a direção para frente. Este tipo de eletricidade é chamado corrente alternada, e o número de vezes que muda de direção em um segundo é uma característica importante.

Tipos de Combustível

O rotor na maioria dos geradores é conectado a uma turbina e, em muitas usinas geradoras, a turbina é acionada por vapor. A energia é necessária para aquecer a água para produzir este vapor, e essa energia pode ser fornecida por combustíveis fósseis, como carvão e gás natural, biomassa ou fissão nuclear.

O combustível também pode vir de fontes naturais, como energia geotérmica – calor natural que emana das profundezas do solo. Geradores hidrelétricos são alimentados pela energia de uma cachoeira. O primeiro gerador hidrelétrico do mundo, projetado por Nikola Tesla e construído por George Westinghouse, está localizado nas Cataratas do Niágara. Ela gera cerca de 4,9 milhões de quilowatts de energia, o suficiente para 3,8 milhões de lares.

Fazendo seu próprio gerador

É muito fácil construir um gerador. Muitos projetos são possíveis, mas um dos mais fáceis consiste em uma bobina estacionária e um ímã giratório. Os fios são enrolados em torno de um prego revestido com fita isoladora e o ímã pode ser um simples em forma de ferradura. Quando você faz um furo através da base do imã, insere um eixo apertado e conecta o eixo a uma broca, você pode gerar eletricidade suficiente para acender uma lâmpada apenas operando a broca para fazer o imã girar em torno da bobina.

Vantagens e desvantagens da Energia Mecânica

O poder do movimento mecânico executa muitas tarefas que costumavam vir do trabalho bruto humano ou animal. Transporte, construção e fabricação tornaram-se mais eficientes com a ajuda de máquinas. Para todos os benefícios, no entanto, as máquinas apresentam problemas, tanto técnicos como sociais. Transmitir energia mecânica por longas distâncias é ineficiente. A manutenção de máquinas é complicada e leva tempo, dinheiro e trabalho.

Uso Direto

A energia mecânica faz um impacto direto e imediato onde você a usa. Em um canteiro de obras, guindastes levantam cargas pesadas, material de serra cortada e escavadeiras escavam terra. As máquinas obtêm sua energia da eletricidade ou da energia química do combustível. A eletricidade e o combustível não fazem trabalho útil por si mesmos até que as máquinas convertam suas energias em energia mecânica.

Transmissão de Longa Distância

Enviar energia mecânica por longas distâncias é ineficiente. Fricção em cordas, engrenagens e outros mecanismos transformam grande parte da energia mecânica útil em calor antes de chegar ao seu destino. Transmitir energia mecânica desta maneira também é volumoso e pesado. Aqui, a energia elétrica e química tem uma vantagem. Tubulações e linhas de energia transportam combustível e eletricidade muitas milhas com boa eficiência.

Poder

As máquinas desenvolvem níveis muito mais altos de energia do que o trabalho manual, tanto em termos absolutos quanto em tamanho. Uma broca alimentada por bateria permite colocar várias vezes os parafusos do que você poderia instalar manualmente. Empilhadeiras, elevadores e guindastes levantam toneladas de materiais rapidamente e sem esforço. Os veículos movidos por motores e motores movem cargas pesadas em velocidades muito superiores às que os animais de tração podem gerenciar.

Segurança

A energia mecânica tem benefícios e desvantagens de segurança. A substituição do trabalho manual por máquinas elimina muitas causas de lesões por esforço e acidentes. Máquinas também causaram muitos ferimentos. O poder das máquinas, seu peso e mecanismos inflexíveis criam situações perigosas. Com o tempo, os projetos de máquinas e o treinamento para usá-los reduziram os ferimentos, embora os perigos permaneçam.

Manutenção

Todas as máquinas se desgastam com o tempo e exigem peças de reposição, lubrificação e ajustes. Se uma máquina recebe pouca manutenção, ela finalmente pára de funcionar. Antes de parar de funcionar, pode se tornar um problema de segurança. Custa dinheiro para produzir e estocar peças de reposição e treinar pessoas para reparar máquinas. A energia mecânica não pode fornecer seus benefícios sem a manutenção adequada das máquinas.

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Energia cinética: Vantagens e desvantagens

Energia cinética

A energia cinética é a energia que um objeto tem por causa de seu movimento. Se quisermos acelerar um objeto, devemos aplicar uma força. Aplicar uma força exige que façamos um trabalho.

Após o trabalho ter sido feito, a energia foi transferida para o objeto, e o objeto estará se movendo com uma nova velocidade constante. A energia transferida é conhecida como energia cinética e depende da massa e da velocidade alcançada.

A energia cinética pode ser transferida entre objetos e transformada em outros tipos de energia. Por exemplo, um esquilo voador pode colidir com um esquilo estacionário. Após a colisão, parte da energia cinética inicial do esquilo pode ter sido transferida para o esquilo ou transformada em alguma outra forma de energia.

APROVEITAR A ENERGIA CINÉTICA PARA GERAR ELETRICIDADE

Há movimento em todos os lugares do nosso mundo. E se pudéssemos aproveitar a energia que seria desperdiçada para alimentar nossos dispositivos e gerar eletricidade limpa? É bom demais para ser verdade? Escrevemos muitos artigos sobre várias coisas que fazem isso, mas nunca olhamos realmente para o campo como um todo, com uma explicação de como funciona e uma visão geral dos prós e contras de tentando aproveitar a energia cinética.

Então, a primeira coisa: a energia cinética é a energia do movimento. Acelerar um objeto de uma posição de repouso para uma certa velocidade requer energia e o objeto mantém essa energia enquanto sua velocidade não muda. Quando o objeto desacelera, essa energia de seu movimento pode ser transferida de várias maneiras.

Energia cinética o que é?

Se estamos falando de uma borracha de freio em uma roda de bicicleta, o movimento das rodas é progressivamente interrompido com o atrito e a energia cinética é transformada em calor, o que, neste caso, não faz nada útil. Mas existem maneiras de aproveitar a energia cinética para gerar trabalho mecânico útil ou eletricidade. Isso é o que muitos tentaram fazer para usar energia que seria desperdiçada.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA CINÉTICA

As vantagens da energia cinética incluem a capacidade de produzir energia renovável, a disponibilidade de ser um recurso abundante e a eficácia de ser exponencialmente proporcional à sua velocidade.

As desvantagens da energia cinética, incluem o custo de aproveitá-la, o desafio de manter o movimento constante, o manuseio eficaz do atrito e a limitação de apenas grandes materiais que produzem energia substancial.

A energia cinética é a energia do movimento. É um recurso abundante, porque muitos materiais têm a capacidade de criar movimento que pode ser aproveitado e produzir energia, como energia eólica, energia hidrelétrica e energia térmica. A energia cinética aumenta por um fator de quatro quando a velocidade do material é dobrada.

Aproveitar a energia cinética envolve a construção e manutenção de máquinas para permitir que o movimento gere efetivamente o trabalho, como moinhos de vento, turbinas hidroelétricas e grandes painéis solares.

O atrito é a força que se opõe ao movimento, por isso é um inimigo natural da energia cinética. Manter a energia cinética em um movimento constante é um desafio. O vento nem sempre está soprando, o sol nem sempre está brilhando e a água nem sempre está fluindo; assim sendo, recursos energéticos intermediários são necessários. Finalmente, para produzir grandes quantidades de energia, as máquinas necessárias para aproveitar a energia cinética devem ser substanciais, tanto em tamanho quanto em quantidade, o que requer uma grande quantidade de espaço disponível.

É POSSÍVEL PRODUZIR ELETRICIDADE A PARTIR DA ENERGIA CINÉTICA?

Quase todas as formas de produzir eletricidade funcionam com base algum aproveitamento da energia cinética.

O método comum de produzir eletricidade aproveitando a energia cinética é usar os geradores com um eletroímã – um ímã produzido por eletricidade – e não um ímã tradicional. O gerador tem uma série de bobinas de fio isoladas que formam um cilindro estacionário.

Este cilindro envolve um eixo eletromagnético rotativo. Quando o eixo eletromagnético gira, ele induz uma pequena corrente elétrica em cada seção da bobina de fio. Cada seção da bobina de fio se torna um pequeno condutor elétrico separado. As pequenas correntes das seções individuais se combinam para formar uma grande corrente. Essa corrente é a eletricidade que passa pelas linhas de energia dos geradores para os consumidores.

A maior parte da geração de eletricidade do mundo é de usinas elétricas que usam uma turbina ou uma máquina similar para acionar geradores de eletricidade.

Uma turbina converte a energia potencial e cinética de um fluido em movimento (líquido ou gás) em energia mecânica. O gerador, por sua vez, converte a energia mecânica em energia elétrica com base na relação entre magnetismo e eletricidade.

Energia cinética como funciona?

Energia cinética como funciona?
Energia cinética como funciona?

Diferentes tipos de turbinas incluem turbinas a vapor, turbinas de combustão (gás), turbinas de água (hidrelétricas) e turbinas eólicas. Nas turbinas a vapor, a água quente e o vapor são produzidos queimando um combustível em uma caldeira ou usando um trocador de calor para capturar calor de um fluido aquecido como, por exemplo, energia solar ou geotérmica.

O vapor aciona uma turbina, que alimenta um gerador. Os combustíveis ou fontes de energia usados ​​para turbinas a vapor incluem biomassa, carvão, energia geotérmica, combustíveis de petróleo, gás natural, energia nuclear e energia solar térmica.

As turbinas a gás de combustível, que são semelhantes aos motores a jato, queimam combustíveis gasosos ou líquidos para produzir gases quentes para girar as pás da turbina.

Motores de combustão interna, como motores a diesel, também são usados ​​para produzir energia mecânica para operar geradores de eletricidade. Os geradores a diesel são usados ​​em muitas aldeias remotas e são amplamente utilizados para fornecimento de energia em locais de construção e para fornecimento de energia de emergência ou de backup para edifícios e usinas de energia.

Os geradores a diesel podem usar uma variedade de combustíveis, incluindo diesel de petróleo, biodiesel, gás natural, biogás e propano. Pequenos geradores de motores de combustão interna alimentados a gasolina, gás natural ou propano são comumente usados ​​por equipes de construção e comerciantes e para fornecimento de energia de emergência para residências.

Usinas de calor e energia combinadas (EC), às vezes chamadas de cogeradores, usam o calor que não é convertido diretamente em eletricidade em turbinas a vapor, turbinas de combustão ou geradores de combustão interna para outros fins, como aquecimento do ambiente.

Algumas usinas usam o calor não utilizado ou os gases de combustão de uma turbina, como uma turbina a gás, para gerar mais eletricidade em outra turbina, como uma turbina a vapor. Este sistema de dois geradores separados usando uma única fonte de combustível é chamado de ciclo combinado. Centrais de cogeração de ciclo combinado e EC são algumas das maneiras mais eficientes de converter um combustível em energia útil.

As turbinas hidrelétricas usam água para girar as pás da turbina e as turbinas eólicas usam o vento.

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Energia eólica: Vantagens e desvantagens

Energia eólica

A energia eólica é uma forma de energia solar. A energia eólica descreve o processo pelo qual o vento é usado para gerar eletricidade. As turbinas eólicas convertem a energia cinética do vento em energia mecânica e um gerador converte a energia mecânica em eletricidade. A energia mecânica também pode ser utilizada diretamente para tarefas específicas, como bombeamento de água.

Como o vento cria energia?

Como as turbinas eólicas produzem eletricidade? Em termos simples, as turbinas eólicas funcionam como o oposto de um ventilador. Em vez de usar eletricidade para fazer vento – como um ventilador – as turbinas eólicas usam o vento para produzir eletricidade. O vento gira as pás, que por sua vez, giram um gerador para gerar eletricidade.

O vento é uma forma de energia solar, como ja disse no começo, causada por uma combinação de três eventos simultâneos:

  1. O sol aquece de forma desigual a atmosfera
  2. Irregularidades da superfície da terra
  3. A rotação da terra.

Os padrões e velocidades do fluxo de vento variam muito e são modificados por corpos de água, vegetação e diferenças de terreno. Os humanos usam esse fluxo de vento, ou energia de movimento, para muitos propósitos: velejar, empinar pipas e até gerar eletricidade.

Energia eólica o que é?

O termo “energia eólica” descreve o processo pelo qual o vento é usado para gerar energia mecânica ou eletricidade. As turbinas eólicas convertem a energia cinética do vento em energia mecânica. Essa energia mecânica pode ser usada para tarefas específicas (como moer grãos ou bombear água) ou um gerador pode converter essa energia mecânica em eletricidade.

Uma turbina eólica transforma energia do vento em eletricidade usando a força aerodinâmica criada pelas pás do rotor, que funcionam de forma semelhante a uma asa de avião ou lâmina de rotor de helicóptero.

Quando o vento flui através da lâmina, a pressão do ar em um lado da lâmina diminui. A diferença na pressão do ar entre os dois lados da lâmina cria elevação e arrasto. A força do elevador é mais forte que o arrasto e isso faz com que o rotor gire. O rotor é conectado ao gerador, seja diretamente (se for uma turbina de acionamento direto) ou através de um eixo e uma série de engrenagens (uma caixa de engrenagens) que aceleram a rotação e permitem um gerador fisicamente menor. Esta tradução da força aerodinâmica para a rotação de um gerador gera eletricidade.

Tipos de turbinas eólicas

Modernas turbinas eólicas se dividem em dois grupos básicos:

Turbinas de Eixo Horizontal : As turbinas eólicas de eixo horizontal são o que muitas pessoas imaginam quando se pensa em turbinas eólicas. Eles geralmente têm três pás e são operados “contra o vento”, com a turbina girando no topo da torre, de modo que as lâminas fiquem voltadas para o vento.

Turbinas de Eixo Vertical : As turbinas eólicas de eixo vertical vêm em diversas variedades. Essas turbinas são omnidirecionais, o que significa que elas não precisam ser ajustadas para apontar para o vento para operar.

CARACTERÍSTICAS DA TURBINA EÓLICA

Como as turbinas eólicas produzem energia? O funcionamento de uma turbina eólica pode ser explicado em função das seguintes fases:

Orientação automática

A turbina eólica é automaticamente orientada para aproveitar ao máximo a energia cinética do vento, a partir dos dados registrados pela palheta e anemômetro instalados no topo. A nacela gira em torno de uma coroa localizada no final da torre.

Giro das lâminas

O vento faz as pás girar, que começam a se mover com velocidades de vento de cerca de 3,5 m / se fornecem potência máxima com uma velocidade do vento de 11 m / s. Com ventos muito fortes (25 m / s), as pás são emplumadas e a turbina eólica diminui para evitar tensões excessivas.

Caixa de velocidade

O rotor (unidade de três lâminas ajustadas no cubo) gira um eixo lento que é conectado a uma caixa de engrenagens que eleva a velocidade de rotação de 13 para 1.500 rotações por minuto.

Geração

A caixa de transmissão transfere sua energia através de um eixo rápido que é conectado ao gerador, que produz a eletricidade.

Evacuação

A energia gerada atravessa o interior da torre até a base. A partir daí, a energia passa por uma linha subterrânea até a subestação, onde sua tensão é elevada para injetar na rede elétrica e distribuí-la aos pontos de consumo.

Monitoramento

Todas as funções críticas da turbina eólica são monitoradas e supervisionadas a partir da subestação e do centro de controle, a fim de detectar e resolver quaisquer incidentes.

Vantagens

As vantagens da energia eólica são mais aparentes do que as desvantagens. As principais vantagens incluem um recurso ilimitado, livre e renovável (o próprio vento), valor econômico, custo de manutenção e instalação de instalações de captação eólica.

Em primeiro lugar, o vento é um recurso ilimitado, livre e renovável. O vento é uma ocorrência natural e a colheita da energia cinética do vento não afeta de forma alguma as correntes ou os ciclos de vento. Em seguida, a colheita de energia eólica é uma maneira limpa e não poluente de gerar eletricidade.

Ao contrário de outros tipos de usinas, não emite poluentes atmosféricos ou gases de efeito estufa. As turbinas eólicas inofensivamente geram eletricidade a partir do vento que passa. A energia eólica é muito mais ecológica do que a queima de combustíveis fósseis para eletricidade.

Energia eólica como funciona?

Energia eólica como funciona?
Energia eólica como funciona?

Atualmente, o Brasil, juntamente com outros países, permanece dependente de combustíveis fósseis importados de nações instáveis ​​e não confiáveis. É provável que as tensões sobre o fornecimento (de combustíveis fósseis) aumentem os preços dos combustíveis fósseis e deixem a economia do Brasil exposta à volatilidade do mercado internacional.

A energia eólica tem a capacidade de libertar o Brasil da servidão econômica figurativa dos combustíveis fósseis. Uma vez instaladas turbinas e centros de energia, o custo de manutenção de turbinas e geração de energia eólica é quase nada. Outra vantagem da energia eólica é a capacidade de colocar turbinas sempre que necessário. Após realizar pesquisas e encontrar áreas com vento adequado, os especialistas podem colocar as turbinas nas áreas desejadas.

Essas áreas são geralmente despovoadas (turbinas eólicas offshore, por exemplo). Na verdade, os ventos offshore tendem a soprar mais forte e uniformemente do que em terra, fornecendo o potencial para geração de eletricidade aumentada e operação mais suave, mais constante que sistemas de energia eólica terrestre.

BENEFÍCIOS DA ENERGIA EÓLICA

A energia eólica é uma fonte de energia renovável. Não contamina, é inesgotável e reduz o uso de combustíveis fósseis, que são a origem dos gases de efeito estufa que causam o aquecimento global. Além disso, a energia eólica é uma energia “nativa”, porque está disponível em praticamente todos os lugares da usina, o que contribui para reduzir as importações de energia e para criar riqueza e empregos locais.

Por estas razões, produzir eletricidade através da energia eólica e seu uso eficiente contribui para o desenvolvimento sustentável.

A energia eólica não emite substâncias tóxicas ou contaminantes no ar, o que pode ser muito prejudicial para o meio ambiente e para os seres humanos. As substâncias tóxicas podem acidificar os ecossistemas terrestres e aquáticos e corroer os edifícios. Contaminantes do ar podem desencadear doenças cardíacas, câncer e doenças respiratórias, como asma.

A energia eólica não gera resíduos nem contamina a água – um fator extremamente importante, dada a escassez de água. Ao contrário dos combustíveis fósseis e das usinas nucleares, a energia eólica tem uma das menores pegadas de consumo de água, o que a torna essencial para a conservação de recursos hidrológicos.

Benefícios da energia eólica:

  • Energia renovável
  • Inesgotável
  • Não poluente
  • Reduz o uso de combustíveis fósseis
  • Reduz as importações de energia
  • Cria riqueza e emprego local
  • Contribui para o desenvolvimento sustentável

Desvantagens

As duas principais desvantagens da energia eólica incluem o custo inicial e a imaturidade da tecnologia. Em primeiro lugar, a construção de turbinas e instalações eólicas é extremamente cara. A segunda desvantagem é a imaturidade da tecnologia. O alto custo da energia pode, em parte, ser tratado diretamente com inovações tecnológicas que aumentam a confiabilidade e a produção de energia e diminuem as despesas de capital do sistema.

A energia eólica offshore produz mais energia do que a energia eólica terrestre, mas custa muito mais para ser estabelecida. Os custos primários das turbinas eólicas incluem construção e manutenção.

É necessária uma nova tecnologia para reduzir custos, aumentar a confiabilidade e a produção de energia, resolver problemas de implantação regional, expandir a área de recursos, desenvolver infraestrutura e instalações de fabricação e mitigar os impactos ambientais conhecidos. Assim sendo, pode-se argumentar que a implementação da energia eólica deve ser adiada até que os avanços tecnológicos sejam feitos. Outras desvantagens incluem:

Impacto estético: Muitas pessoas estão preocupadas com os efeitos visuais que as turbinas eólicas têm nas belas paisagens da natureza. Eles acreditam que turbinas eólicas gigantes distraem os espectadores dos belos arredores.

Vida selvagem: As turbinas eólicas podem ser perigosas para os animais que voam. Muitos pássaros e morcegos foram mortos por voar para os rotores. Os especialistas estão agora realizando pesquisas para aprender mais sobre os efeitos que as turbinas eólicas têm nos habitats marinhos.

Distanciamento da localização: Embora isso possa ser uma vantagem (colocar turbinas eólicas em áreas desoladas, longe das pessoas), também pode ser uma desvantagem. O custo de viagem e manutenção nas turbinas aumenta e é demorado. Turbinas eólicas offshore exigem barcos e podem ser perigosas para serem gerenciadas.

Ruído: Algumas turbinas eólicas tendem a gerar muito ruído que pode ser desagradável

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Energia elétrica: Vantagens e desvantagens

Energia elétrica

Energia Elétrica ou simplesmente, eletricidade é uma forma de energia. A eletricidade é o fluxo de elétrons. Toda a matéria é composta de átomos e um átomo tem um centro, chamado núcleo.

O núcleo contém partículas carregadas positivamente chamadas de prótons e partículas não carregadas chamadas de nêutrons. O núcleo de um átomo é cercado por partículas carregadas negativamente chamadas, os elétrons.

A carga negativa de um elétron é igual à carga positiva de um próton e o número de elétrons em um átomo é geralmente igual ao número de prótons. Quando a força de equilíbrio entre prótons e elétrons é perturbada por uma força externa, um átomo pode ganhar ou perder um elétron. Quando os elétrons de um átomo são “perdidos”, o movimento livre desses elétrons constitui uma corrente elétrica.

Energia elétrica o que é?

A eletricidade é uma parte básica da natureza e é uma das formas mais utilizadas de energia. Obtemos eletricidade, que é uma fonte de energia secundária, a partir da conversão de outras fontes de energia, como carvão, gás natural, petróleo, energia nuclear e outras fontes naturais, que são chamadas de fontes primárias.

Muitas cidades e vilas foram construídas ao lado de cachoeiras (uma fonte primária de energia mecânica) que transformaram as rodas d’água em trabalho. Antes que a geração de eletricidade começasse um pouco mais de 100 anos atrás, as casas eram iluminadas com lâmpadas a querosene, a comida era resfriada em caixas de gelo e as salas eram aquecidas por fogões a lenha ou a carvão.

Começando com Benjamin Franklin que experimentou com uma pipa uma noite tempestuosa na Filadélfia, os princípios da eletricidade gradualmente se tornaram entendidos. Em meados do século XIX, a vida de todos mudou com a invenção da lâmpada elétrica.

Antes de 1879, a eletricidade tinha sido usada em luzes de arco para iluminação externa. A invenção da lâmpada usou eletricidade para trazer iluminação interna para nossas casas.

Como um transformador é usado?

Para resolver o problema do envio de eletricidade por longas distâncias, George Westinghouse desenvolveu um dispositivo chamado transformador. O transformador permitiu que a eletricidade fosse transmitida eficientemente por longas distâncias. Isso possibilitou o fornecimento de eletricidade para residências e empresas localizadas longe da usina de geração elétrica.

Apesar de sua grande importância em nossas vidas diárias, a maioria de nós raramente pára para pensar como seria a vida sem eletricidade. No entanto, como o ar e a água, tendemos a tomar eletricidade como garantida. Todos os dias, usamos a eletricidade para fazer muitas funções para nós – desde iluminação e aquecimento / resfriamento de nossas casas, até a fonte de energia para televisões e computadores. A eletricidade é uma forma controlável e conveniente de energia usada nas aplicações de calor, luz e energia.

Como a eletricidade é gerada?

Como a eletricidade é gerada?
Como a eletricidade é gerada?

Um gerador elétrico é um dispositivo para converter energia mecânica em energia elétrica. O processo baseia-se na relação entre magnetismo e eletricidade. Quando um fio ou qualquer outro material eletricamente condutor se move através de um campo magnético, ocorre uma corrente elétrica no fio.

Os grandes geradores utilizados pela indústria de energia elétrica têm um condutor estacionário. Um ímã preso à extremidade de um eixo giratório é posicionado dentro de um anel condutor estacionário que é envolvido com um pedaço longo e contínuo de arame.

Quando o ímã gira, ele induz uma pequena corrente elétrica em cada seção do fio conforme ele passa. Cada seção de fio constitui um pequeno condutor elétrico separado. Todas as pequenas correntes de seções individuais somam uma corrente de tamanho considerável. Essa corrente é o que é usado para energia elétrica.

Como as turbinas são usadas para gerar eletricidade?

Uma estação de energia elétrica usa uma turbina, motor, roda d’água ou outra máquina semelhante para acionar um gerador elétrico ou um dispositivo que converte energia mecânica ou química em eletricidade. Turbinas a vapor, motores de combustão interna, turbinas de combustão de gás, turbinas de água e turbinas eólicas são os métodos mais comuns para gerar eletricidade.

A maior parte da eletricidade do mundo é produzida em turbinas a vapor Uma turbina converte a energia cinética de um fluido em movimento (líquido ou gás) em energia mecânica. As turbinas a vapor possuem uma série de pás montadas em um eixo contra o qual o vapor é forçado, girando assim o eixo conectado ao gerador. Em uma turbina a vapor movida a combustíveis fósseis, o combustível é queimado em um forno para aquecer água em uma caldeira para produzir vapor.

Carvão, petróleo e gás natural são queimados em grandes fornos para aquecer água para produzir vapor que, por sua vez, empurra as pás de uma turbina.

O gás natural, além de ser queimado para aquecer água para vapor, também pode ser queimado para produzir gases de combustão quentes que passam diretamente através de uma turbina, girando as pás da turbina para gerar eletricidade. Turbinas a gás são comumente usadas quando o uso de eletricidade está em alta demanda.

O petróleo também pode ser usado para fazer vapor e girar uma turbina. O óleo – combustível residual, um produto refinado a partir de petróleo bruto, é freqüentemente o produto de petróleo usado em usinas elétricas que usam petróleo para produzir vapor.

A energia nuclear é um método em que o vapor é produzido pelo aquecimento da água através de um processo chamado de fissão nuclear. Em uma usina nuclear, um reator contém um núcleo de combustível nuclear, principalmente o urânio enriquecido.

Energia elétrica como funciona?

Quando os átomos de combustível de urânio são atingidos por nêutrons, eles são fissionados (divididos), liberando calor e mais nêutrons. Sob condições controladas, esses outros nêutrons podem atingir mais átomos de urânio, dividindo mais átomos e assim por diante. Desse modo, a fissão contínua pode ocorrer, formando uma reação em cadeia liberando calor. O calor é usado para transformar água em vapor, que, por sua vez, gira uma turbina que gera eletricidade.

É um processo no qual a água corrente é usada para girar uma turbina conectada a um gerador. Existem basicamente dois tipos básicos de sistemas hidrelétricos que produzem eletricidade.

No primeiro sistema, a água corrente acumula-se em reservatórios criados pelo uso de barragens. A água cai através de um tubo chamado de comporta e aplica pressão contra as pás da turbina para acionar o gerador para produzir eletricidade. No segundo sistema, chamado de corrente do rio, a força da corrente do rio (em vez da queda de água) aplica pressão às pás da turbina para produzir eletricidade.

Outras fontes geradoras

A energia geotérmica vem da energia térmica enterrada sob a superfície da terra. Em algumas áreas do país, o magma (matéria fundida sob a crosta terrestre) flui suficientemente perto da superfície da terra para aquecer a água subterrânea em vapor, que pode ser aproveitado para uso em usinas de turbinas a vapor.

A energia solar é derivada da energia do sol. No entanto, a energia do sol não está disponível em tempo integral e é amplamente dispersa. Os processos usados ​​para produzir eletricidade usando a energia solar são historicamente mais caros do que o uso de combustíveis fósseis convencionais.

A conversão fotovoltaica gera energia elétrica diretamente da luz do sol em uma célula fotovoltaica (solar). Os geradores elétricos solares térmicos usam a energia radiante do sol para produzir vapor para acionar as turbinas.

A energia eólica é derivada da conversão da energia contida no vento em eletricidade. A energia eólica, como o sol, é geralmente uma fonte cara de produção de eletricidade.

Biomassa (madeira, resíduos sólidos urbanos (lixo) e resíduos agrícolas, como espigas de milho e palha de trigo, são outras fontes de energia para a produção de eletricidade. Essas fontes substituem os combustíveis fósseis na caldeira. A combustão de madeira e resíduos gera vapor e é tipicamente usado em usinas elétricas a vapor convencionais.

A eletricidade produzida por um gerador viaja ao longo de cabos para um transformador, que muda a eletricidade de baixa tensão para alta tensão. A eletricidade pode ser movida por longas distâncias de forma mais eficiente usando alta tensão.

Linhas de transmissão são usadas para transportar a eletricidade para uma subestação. As subestações possuem transformadores que alteram a eletricidade de alta voltagem em eletricidade de menor voltagem. A partir da subestação, as linhas de distribuição transportam a eletricidade para residências, escritórios e fábricas, que exigem eletricidade de baixa voltagem.

Como a eletricidade é medida?

A eletricidade é medida em unidades de energia chamadas watts. Foi nomeado para homenagear James Watt, o inventor da máquina a vapor. Um watt é uma quantidade muito pequena de energia. Isso exigiria quase 750 watts para igualar a um cavalo de potência.

Um quilowatt representa 1.000 watts. Um quilowatt-hora (kWh) é igual à energia de 1.000 watts trabalhando por uma hora. A quantidade de eletricidade gerada por uma usina de energia ou por um cliente durante um período de tempo é medida em quilowatts-hora (kWh).

Quilowatts-hora são determinados pela multiplicação do número de kW requeridos pelo número de horas de uso. Por exemplo, se você usa uma lâmpada de 40 watts 5 horas por dia, você usou 200 watts de energia, ou 0,2 quilowatt-hora de energia elétrica.