A água do nosso planeta é constantemente reciclada pela natureza, seguindo um padrão conhecido por ciclo hidrológico ou ciclo da água, que podemos ver em versão resumida na figura seguinte.
A água evapora-se da terra, das plantas, dos animais e das pessoas, é levada até ao céu onde se condensa e forma as nuvens. Depois ela volta a precipitar-se sobre o planeta na forma de chuva.
Este ciclo da água tem um efeito purificador, sendo que a água da chuva é destilada, pura, pois na fase de evaporação, as impurezas contaminantes da água são deixadas para trás.
Na nossa experiência vamos recriar, de uma forma muito simples e miniaturizada, este ciclo da água, que tem como elemento fundamental o Sol, a energia solar, que é a base do nosso curso.
A ideia é que, evaporando, por via solar, a água contaminada com bactérias, sais ou outras impurezas, é depois recolhida na sua forma mais pura e potável, pronta a ser bebida.
Mesmo a água salgada do mar pode ser purificada por esta forma.
As vantagens deste método para o ambiente são evidentes:
- É feita sem gastos de energia, isto é, a energia solar utilizada é gratuita
- Não são necessárias peças móveis com este processo
Experiência demonstrativa da destilação da água usando a energia solar
Material
Copo de vidro de cerca de 25 ml
Chávena pequena
Plástico aderente, desse normal de cozinha
Fita cola
Moeda de 10 cêntimos
Saco de Chá Preto
Ferramentas
Tesoura
Chaleira
Vamos fazer uma experiência que mostra como a energia solar pode destilar/purificar água.
É uma experiência interessante para se fazer numa feira de ciência, até porque é muito fácil e rápida de montar/realizar.
Passo 1:
Arranjar a água conspurcada para que seja destilada.
Para isso, uma boa ideia é fazer um chazinho, utilizando a nossa embalagem de chá e a respectiva chaleira.
Passados uns poucos minutos temos então o nosso chá preto pronto a beber, mas não é isso que faremos.
Passo 2:
Coloque a chávena pequena no fundo do copo e de pois deite o chá para dentro do copo mas tendo muito cuidado para não deitar nenhum chá dentro da chávena que se encontra dentro do copo.
Passo 3:
Envolva bem toda a parte superior do copo com plástico aderente (ver figura abaixo).
Para melhor isolamento pode ainda passar uma tira de fita cola a toda a volta do copo de modo a prender melhor o plástico aderente.
Passo 4:
Coloque uma moeda de 10 cêntimos no centro do copo, em cima do plástico aderente com que tapou a abertura do copo anteriormente.
Deve estar neste momento com uma coisa do tipo
Passo 5:
Coloque o copo numa janela virada a sul, onde pode apanhar muito sol, e deixe-o aí por dois ou três dias.
Depois desse tempo, o plástico no topo do destilador deve parecer-se com o da imagem seguinte.
Passo 6:
A água que entretanto caiu para dentro da chávena que está no interior do copo deverá apresentar um aspecto claro e puro e não ter nada a ver com o chá preto forte que foi colocado por si dentro do copo.
Está assim provado como funciona a destilação/purificação solar que, ao fim e ao cabo é parte importante do ciclo da água, que é recolhida desta forma da terra e depois vertida de novo para a terra pelas nuvens (mas já destilada e pura).
Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis - Solar -
Construção de Fogão a Energia Solar
Material
Placa fina de madeira MDF
Placa de acrílico espelhado
Placa de esferovite
Pregos pequenos
Ferramentas
Serrote
Martelo
Canivete bem afiado
Marcador/Furador
A ideia é capturar a energia solar numa superfície grande e concentrá-la numa pequena, usando para isso, espelhos reflectores.
A zona onde iremos concentrar essa energia será coberta de esferovite, de modo a manter o calor e assim aquecer ou cozinhar a nossa “papinha” mais rapidamente.
Passo 1 – Construção da Caixa
Construa a caixa para o seu fogão a partir da madeira MDF.
Utilize pregos pequenos fasquiados e apropriados para pregar as várias partes de modo a não partir ou rachar a madeira. Tenha pois cuidado a escolher os pregos que vai usar, fazendo primeiro um teste.
Já agora, pode testar também algum tipo de tacha/pionés que ache adequado e ver os resultados.
Quando acabar deverá ter uma caixa como se mostra abaixo.
Passo 2 – Revestimento do Interior da Caixa com Esferovite
Revista o interior da caixa com placas de esferovite, de modo a evitar que o calor capturado escape.
Pode usar mais que uma camada de esferovite de revestimento.
Passo 3 – Revestimento do interior da Caixa com Acrílico Espelhado
Meça o tamanho do cubo interior (paredes e fundo) com que ficou após efectuado o revestimento a esferovite.
Deverá então cortar cinco bocados de acrílico espelhado segundo essas medidas e, em seguida, revestir o interior da caixa com eles.
Para isso utilize fita adesiva, que é suficiente para segurar toda a estrutura e aperfeiçoar todas as juntas.
Passo 4 – Construção dos Espelhos Reflectores/Concentradores
Corte, com uma serra de cortar ferro, por exemplo, uma tira de acrílico espelhado reflector, com cerca de 70 cm de largura.
Depois, usando um marcador/furador aguçado e uma ripa de madeira, faça uma marcação desde o canto mais largo do acrílico até ao outro lado da tira de acrílico, de uma linha com 67º de ângulo, formando um triângulo rectângulo no bocado da peça de acrílico que irá ser desperdiçada.
Precisa de repetir essa proeza mais três vezes, marcando uma série de quatro trapézios ao longo do comprimento da tira de acrílico, sabendo que o lado mais pequeno dos trapézios têm de ser iguais ao comprimento do lado interior da caixa onde irão encaixar.
Veja figura para melhor esclarecimento.
Agora pegue nos reflectores espelhados, e no lado não reflector utilize a fita adesiva para os juntar todos e formar o reflector completo que irá assentar no topo da caixa.
A utilização da fita adesiva permite-lhe construir dobradiças flexíveis, o que dá até para que o reflector seja dobrado e armazenado sempre que não esteja a ser utilizado.
Experimente o seu fogão, cozendo, por exemplo, umas apetitosas batas com bacalhau ;-)
Aqui vão então alguns vídeos ilustrativos de alguns dos passos da construção do nosso sistema solar térmico.
1. A serrar pregos
Como os pregos eram um pouco grandes, há que serrar a parte que saiu do outro lado
2. A Pregar
Fixando a parte traseira em alumínio à moldura, com pregos pequenos fasquiados
3. A Furar
É preciso furar a moldura para permitir que o tubo de cobre (onde a água circula e é aquecida) saia para fora do painel em direcção ao reservatório de água.
Aqui já estavam a acabar -> vejam o próximo vídeo, que mostra a operação completa
Mais algumas fotos do trabalho que estamos a fazer na disciplina de Práticas Oficinais do Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis - Solar - : Construção de Painel Solar Térmico para aquecimento de água.
Fiquem aí pois o post seguinte contém alguns vídeos sobre a mesma tarefa.
Prometo que no final farei um portfolio com todas as fotografias e vídeos ordenados de modo a ilustrar pormenorizadamente a construção do painel... para que possam construir o vosso.
O absorvedor, feito a partir de uma chapa de alumínio, tem de ser bem pintado de preto, de forma a absorver a maior quantidade de energia solar possível, capturando assim a maior quantidade de calor possível, para aquecer o tubo de cobre em serpentina, que constitui o circuito de circulação da água que, por efeito de termosifão circula no sistema, que no nosso caso é Directo e Passivo.
O isolamento é feito a partir de placa de esferovite e é colocado, preso com fita cola nos rebordos, como se vê na imagem, no fundo da caixa. A sua função é não deixar o calor absorvido fugir pela parte traseira do painel.
Isolamento fixo com fita cola.
Pormenor da parte de trás da caixa, que é feita com chapa de alumínio pregada numa moldura de madeira com pregos pequeno fasquiado.
A chapa de alumínio, como foi cortada com uma tesoura de cortar chapa, tem, no final da pregada à parte traseira, de ser limada nos seus rebordos, para evitar cortes nas mãos e embelezar o painel.
A caixa é reforçada, na sua parte traseira, com algumas ripas de madeira, de forma a dar-lhe consistência e não permitir que a chapa de alumínio, que constitui a parte traseira do painel, dobre e/ou crie "barriga". Essas ripas de reforço podem ser pregadas na moldura (a chapa de alumínio fica no meio) com prego de meia-galeota ou aparafusados, utilizando uma aparafusadora eléctrica.
Reforço completo
Preparação e marcação da localização dos furos que permitirão às pontas do tubo de cobre saírem do painel, na direcção do reservatório de água.
Todos sabemos que todos os equipamentos electrónicos e, para o que nos interessa aqui, as células fotovoltaicas produtoras de energia eléctrica a partir da luz solar, são baseadas em junções PN, construídas a partir de cristais de silício.
O que talvez alguns não saibam é que podemos construir em nossa casa ou na nossa escola, com intuitos meramente didácticos, os nossos próprios cristais de silício.
Vejamos como.
Nota importante: Reparem que no título do post aparece silício entre aspas ;-)
Material:
Caneca de café de plástico
Espeto
Ovo cozido
Açúcar
Corante alimentar
Ferramentas:
Compasso
Cortador de ovos às fatias
Como vimos na teoria, o silício alinha-se a si próprio (i.e. os seus átomos) num array cristalino regular.
Nesta experiência vamos tentar replicar a forma como esses cristais “crescem”, ou seja, são gerados e criados.
Na indústria, os cristais de silício são gerados de forma a formar um cilindro uniforme de silício, que é usado como material de base para as células solares de cristais de silício.
Na Terra o silício é um material abundante. Basta dizer que a areia contém silício.
O problema com a areia é que também contém oxigénio, na forma de dióxido de silício, e esse oxigénio tem de ser retirado para podermos usar o silício nas nossas células solares.
O processo industrial para isso usa temperaturas à volta dos 1800º C, pelo que não podemos replicar esse processo no nosso laboratório.
Há na Internet quem venda já kits educacionais de rochas-em-crescimento:
- http://scientificsonline.com/product.asp?pn=3039234&bhcd2=1151614245
- www.sciencekit.com/category.asp_Q_c_E737919
- www.scienceartandmore.com/browserproducts/Rock-Candy-Growing-Experiment-kot.html
Para podermos, em certa medida, replicar o processo de crescimento dos cristais de silício, vamos usar outros materiais.
Vai precisar de uma solução saturada de açúcar, que ficará assente no fundo da sua caneca de café.
Agora pegue num grande cristal de açúcar, frequentemente vendido como “pedra de açúcar” e “cole-o” no fim do espeto.
A seguir faça um buraco, com uma broca, com o mesmo diâmetro do espeto, e empurre o espeto até ao fundo da caneca de café.
Ponha-o num parapeito de uma janela e faça descer o cristal na solução saturada de açúcar.
Ao fim de algum tempo, os cristais devem começar a formar-se e a crescer – puxe o espeto devagarinho para cima, aos pouquinhos, com muito cuidado, de forma a que o cristal em crescimento mantenha sempre o contacto com a solução de açúcar.
Criação de cristais de açúcar
É exactamente desta forma que o cristal de silício é “fabricado”:
O silício é trazido para cima, lentamente, de uma calda de silício em fusão (que é análoga à solução saturada de açúcar)
Criação de cristais de silício
Depois de um bocado grande de silício ter sido fabricado, é então cortado às fatias, para fabricar as células solares.
Isso é feito através de um processo similar àquele que usamos quando cortamos um ovo cozido às fatias, num dispositivo próprio, para fazer uma sandes.
Cortador de ovos cozidos
Corte do silício em fatias (“bolachas”)
Cada fatia de silício é chamada de “bolacha”.
A seguir vamos criar a junção p-n na bolacha.
Para isso é difundido fósforo na superfície da bolacha.
Passe o seu ovo por bocado de corante alimentar ou mergulhe-o num sumo de beterraba, e verá que o sumo cobre um lado da fatia de ovo.
Agora imagine que essa fatia de ovo era uma célula solar, com a face mergulhada no sumo de beterraba virado para cima, para a luz solar.
Imagine ainda um contacto eléctrico em cada um dos lados da fatia, e que são ligados ao circuito.
Os fotões batem no lado colorido, que está “dopado” com fósforo, o que faz produzir alguns electrões extra.
Dando a esses electrões livres energia adicional dos fotões, eles serão capazes de saltar a junção, atravessar o lado dopado com boro (todo o resto da fatia de ovo, tirando a superfície colorida) onde preenchem os “buracos” onde faltam electrões na estrutura atómica.
Com um fluxo regular de fotões a bater na célula, uma grande corrente de electrões é encorajada a migrar através da junção p-n, viajando então através de todo o circuito e produzindo trabalho útil.
Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis
Turbina Eólica Didáctica - construção / guião
Com este post iniciamos a publicação de um guião para construção de uma turbina eólica didáctica nas aulas de Práticas Oficinais.
O guião terá cinco partes, e as restantes quatro irão sendo publicadas ao longo do tempo, que, esperemos, seja breve.
Construção
Ferramentas:
- Régua
- Pistola de Cola e Bastões de Cola
- Tesoura
- Chave de Fendas
- Compasso
- X-Acto
- Lápis
- Fita Isoladora
- Lixa fina
- Afia-Lápis
- Voltímetro
Materiais:
1 Garrafa de água de 1,5 l
1 Painel de madeira ou contraplacado com 14cm por 25cm, e 2cm de espessura
120 m Fio de bobinar esmaltado/envernizado
4 Discos magnéticos - Ímans (2 a 2.5 cm de diâmetro)
1 m Ripas quadradas de madeira: 2 peças com 30cm de comprimento (barras verticais) e 1 peça com 20cm de comprimento (barra horizontal)
1 Ripa redonda de madeira (6mm ou ¼”), 30cm de comprimento
1 LED
4 Camarões de 3cm de diâmetro
1 Parafusos para madeira (#8, 5/8 polegada, cabeça quadrada)
1 Anilha (25mm ou 7/8”)
1 Papelão ondulado/canelado, 60cm por 20cm
6 Pedaços de madeira (3 peças de quadradas com extremos cortados a 45º)
1 Cola branca (frasco pequeno)
Modelos:
Estes modelos apresentados na figura acima serão imprimidos no tamanho natural e entregues aos alunos.
Instruções:
- Cole a página / modelo que lhe foi entregue pelo professor ao papelão.
- Corte depois esse papelão segundo as formas das figuras, utilizando o canivete ou X-Acto.
Passos de Construção
Parte A – Moldura e Base
Para esta parte vai precisar de:
Ferramentas
Pistola de cola quente e bastões de cola
Afia-Lápis
Chave de Fendas
Régua
Compasso
Materiais
Placa de madeira de base (14cm x 25 cm)
Pilar vertical (ripa quadrada de 30 cm, 2 peças)
Barra de horizontal (ripa de 20 cm, 1 peça)
Parafuso
Abraçadeira
Camarão redondo
1. Utilize o lápis, régua e compasso para marcar a placa de base, de acordo com as dimensões dadas no diagrama abaixo.
Depois de construída a serpentina de cobre, cortada a madeira e construída a moldura (ver posts anteriores) e cortada a chapa de alumínio e fixada à moldura, o nosso painel vai tomando forma.
O passo 2 foi serrar a madeira para construir a moldura que irá envolver a serpentina/bobina de cobre que construímos no passo.
Aqui vemos essa operação de serragem, a que se seguirá a operação de pregar as diversas partes de madeira antes cortadas, de forma a construir a tal moldura de madeira que terá, no nosso caso, cerca de 1.20m x 1,00 m
Definição
Uma célula solar fotovoltaica é um dispositivo que transforma a luz solar incidente em electricidade.
Não produz emissões nem resíduos e é silenciosa.
As Origens da Célula Solar Fotovoltaica
- O efeito fotovoltaico foi descoberto em 1839 pelo físico francês Edmund Becquerel.
- Em 1930, Russell Ohl descobriu a célula fotovoltaica feita a partir de silício.
- As vantagens de usar células fotovoltaicas para transformar a luz solar em energia eléctrica foi primeiramente apreciada para alimentar os satélites e viagens espaciais.
Tecnologias das Células Solares
- Existem muitas formas diferentes de transformar a luz solar em electricidade.
- As células solares são agrupadas em unidades maiores, chamados “módulos”, que por sua vez se agrupam em arrays (linhas e colunas).
O conceito por detrás destes sistemas solares de aquecimento de água (painéis solares térmico) é o seguinte: "A água quente fica menos densa e sobe"; mesmo que a água em si não suba (não se desloque) o calor fá-lo.
Assim:
O colector solar aquece a água no tubo
Esta aquece a água no tanque
A água quente (calor) desloca-se para cima
Quando abrimos a torneira de água quente a água no reservatório baixa de temperatura pois a quantidade de água retirada é substituída por água fria
Mas aí o colector volta a subir a temperatura
E assim sucessivamente...
Quando a quantidade de água retirada é muita ou o dia não está muito solarengo, entra em funcionamento o Elemento Auxiliar de Aquecimento (Resistência eléctrica)
1. Uma hidroeléctrica de pequenas dimensões e autónoma funciona melhor
a. Com um inversor de potência e uma bateria
b. Com uma grande barragem e um grande reservatório
c. Quando usada com múltiplos reservatórios
d. Onde as correntes litorais correm perpendicularmente à praia
2. Uma turbina de maré pode ser usada para fazer operar um gerador, tirando vantagem de
a. Acção das ondas
b. Correntes litorais
c. Represa
d. Nenhuma das anteriores
3. Qual das seguintes não, em teoria, afecta a quantidade de electricidade produzida por uma turbina eólica quando ela está a funcionar correctamente num determinado momento?
a. O tamanho das lâminas
b. A velocidade do vento
c. O factor de capacidade
d. O tamanho do gerador
4. Suponha que lhe dizem que uma certa turbina eólica opera num pico de eficiência quando a velocidade do vento é de 15 m/s. Isso é equivalente a aproximadamente:
a. 10.5 km/h
b. 11.5 km/h
c. 43.5 mi/h
d. 51 km/h
5. Qual dos seguintes é uma fonte de energia eléctrica explorável e derivada do oceano?
a. As ondas produzidas por tempestades distantes
b. A corrente submarina produzida por quebra-mares
c. Correntes de redemoinho
d. Todas as anteriores
6. Uma hidroeléctrica de represa é mais fazível onde
a. O terreno é plano, e uma corrente rio flui através dele
b. O terreno é irregular, e um rio flui através dele
c. Um rio desagua no mar na forma de um grande delta
d. As vagas marítimas são consistentemente grandes, e as correntes de redemoinho são fortes
7. Suponha que um pequeno gerador eólico produz uma saída constante de 600W se o vento soprar com velocidade de 10m/s.
Quanta energia eléctrica produz esse gerador em 1 minuto de funcionamento?
a. 10 J
b. 60 J
c. 600 J
d. 36 000 J
8. Qual das seguintes afirmações (se é que há alguma) é falsa?
a. Num sistema eólico interactivo com baterias, a potência das baterias é vendida à companhia de electricidade se a potência fornecida pela turbina for insuficiente para carregá-las
b. Uma turbina de um sistema de larga-escala roda a uma velocidade constante para todas as velocidades do vento, dentro de uma certa gama
c. Enrolar pode ajudar a proteger turbinas de vento de pequena-escala de se danificarem com ventos fortes
d. Todas as afirmações anteriores são verdadeiras
9. Uma turbina de ar é provavelmente encontrada como um componente de
a. Uma barragem de marés
b. Um sistema hidroeléctrico de desvio
c. Um sistema hidroeléctrico de represa
d. Um gerador eléctrico de ondas
10. Uma grande barragem de represa pode causar
a. Que um excesso de oxigénio se dissolva na água antes da barragem
b. Faltas de água rio acima que não ocorreriam se a barragem não existisse
c. Problemas para a vida selvagem do rio e reservatório perto da barragem
d. Todas as anteriores
A velocidade do vento é normalmente medida em nós.
Cada nó equivale a 1852 Km/h.
Os fabricantes de turbinas eólicas quantificam-nas em m/s.
A maioria das grandes turbinas são construídas para operar a velocidades de vento de 3 a 4 m/s até 20 a 25 m/s, o que corresponde a desde uma ligeira brisa até um vento que nos impede de andar se formos contra ele.
Dentro desta gama de velocidades de vento, uma grande turbina pode gerar desde alguns kW até alguns MW, dependendo do comprimento das suas pás/lâminas, da velocidade do vento e do tamanho do gerador.
O factor de capacidade da energia eólica – a percentagem de tempo que este tipo de gerador pode funcionar, é de aproximadamente 25 a 40%, dependendo da localização geográfica e do desenho da turbina.
Os melhores locais são frequentemente muito longe das zonas populacionais, o que torna necessário o uso de longas linhas de transmissão para levar a energia eléctrica aos consumidores.
Considerações Acerca do Projecto
As grandes turbinas eólicas precisam de torres altas e fortes como suporte.
Uma turbina eólica típica mede entre 50 e 80 m e é fixada no chão por cimento armado.
As lâminas variam entre 25 a 40 m de comprimento.
A maioria das grandes turbinas tem 3 lâminas.
O diâmetro rotacional é igual a duas vezes o comprimento das lâminas.
O rolamento das lâminas, o gerador eléctrico e o aparelho de refrigeração estão contidos num compartimento chamado carlinga.
O sistema é desenhado para rodar a uma velocidade angular constante (aproximadamente 20 rotações por minuto - rpm) qualquer que seja a velocidade do vento.
Alterações na velocidade do vento originam variações na quantidade de energia entregue mas não na velocidade das lâminas.
Uma caixa de velocidades transforma a velocidade angular da lâminas na velocidade angular apropriada para o gerador produzir AC a uma frequência constante de 50Hz.
De modo a funcionar bem, uma turbina eólica de grandes dimensões tem de ser orientada de forma a que as suas lâminas rodem em torno de um eixo que aponta na direcção do vento.
Isto significa que o plano definido pelas lâminas rotativas tem de ser perpendicular à direcção do vento.
Para se poder orientar de forma automática, todo o conjunto (turbinas e carlinga) são capazes de rodar 360º na horizontal.
A direcção do vento e a sua velocidade são detectados por um cata-vento e um anemómetro.
Se o vento estiver muito forte, um sistema pára as lâminas e coloca-as no seu lugar, e um motor giratório roda aproximadamente 90º de forma a que o conjunto sofra o menos possível a carga do vento.
Na maioria das grandes turbinas eólicas, o rotor das turbinas está no lado barlavento da carlinga, como mostrado na figura A seguinte. Este sistema tem o nome de design upwind.
Em algumas turbinas o rotor das lâminas está do lado sotavento da carlinga, sendo esse sistema conhecido por design downwind.
Os peritos continuam presentemente a sua discussão sobre qual o melhor modelo.
Vantagens da Produção Eólica em Larga-Escala
- O vento é um recurso energético praticamente infinito
- Não produzem CO2, CO, NO8, SO8, partículas, contaminação dos solos, ou resíduos perigosos
- Uma vez instalada, uma grande turbina é muito fácil e barata de manter
- Este tipo de centrais pode reduzir a dependência dos combustíveis fósseis, hidroeléctricas e nuclear para a produção de energia eléctrica.
- As grandes turbinas eólicas podem ser dispersas por vastas regiões. Isso distribui a energia e poderá ajudar à obtenção de uma rede eléctrica tolerante a falhas
- A energia eléctrica obtida do vento pode ser usada para suplementar os outros modos de geração, o que torna a nação menos dependente de apenas uma fonte de energia, através da diversificação
- Mesmo as grandes turbinas ocupam pouco terreno, pelo que as actividades normais podem continuar a ser aí praticadas
Limitações da Energia Eléctrica Eólica em Larga-Escala
- O vento é uma fonte de energia intermitente. O factor de capacidade é menor do que o de todas as outras fontes de energia
- Uma turbina grande corre o risco de ser destruída ou danificada por tempestades
- Algumas pessoas não gostam da aparência física das grandes turbinas eólicas
- A energia eléctrica obtida a partir do vento, por si própria, não consegue satisfazer as necessidades totais de uma cidade ou país. Funciona pois como suplemento, usada em conjunto com combustíveis fósseis, fissão nuclear, e hidroeléctricas
- As localizações com vento consistente e utilizável ficam, frequentemente, muito afastadas dos centros populacionais, o que obriga à utilização de linhas de transmissão muito longas
Problema
Porque não é a energia eólica mais explorada? Solução
Em teoria poderia ser. Há muitos locais onde o vento sopra a velocidades óptimas para operar as turbinas eólicas. O problema é encontrar uma maneira eficiente de transportar a electricidade produzida para os consumidores finais. Invariavelmente, muitos consumidores estarão demasiado longe dos locais de produção o que inviabiliza uma transmissão eficiente até eles. A tecnologia ainda não o permite sem grandes perdas.
Energia Eléctrica a partir do Vento em Pequena-Escala
O termo pequena-escala aplica-se a turbinas eólicas que podem gerar até 20kW de electricidade sob condições ideais, o suficiente para alimentar uma habitação.
Como o vento é intermitente, para obter um fornecimento contínuo de electricidade, é preciso usar baterias recarregáveis ou uma interligação com a rede eléctrica da companhia, ou ambas.
Como Funciona
A maioria das pequenas turbinas são direccionadas por um cata-vento fixado na carlinga, em vez de rodarem através do efeito de um motor eléctrico, como as grandes. O cata-vento funciona da mesma maneira que um cata-vento daqueles tradicionais. Quando o vento é suficientemente forte para operar a turbina, o cata-vento orienta-se para o lado contrário do vento e todo o conjunto parece-se com um avião a jacto sem as asas.
Em condições de operação normais, o plano definido pelas lâminas rotativas está virado para o vento.
Num sistema de pequena escala, a velocidade de rotação das lâminas varia conforme a velocidade do vento.
Isto origina a produção de uma tensão AC de frequência variável pelo gerador.
Então essa AC é convertida para DC por um circuito rectificador, e esta DC é utilizada para carregar um conjunto de baterias.
A electricidade para utilização em casa é retirada directamente destas baterias, no caso de aparelho de corrente contínua, ou é de novo transformada em AC por um inversor de potência.
Sistema Autónomo
Emprega baterias recarregáveis para armazenar a energia eléctrica fornecida pela saída do rectificador.
O uso de baterias permite que o sistema produza energia utilizável mesmo quando não há vento ou ele não é suficiente para pôr a turbina a operar.
Um sistema autónomo oferece pois independência da companhia de electricidade.
Todavia, se o sistema falhar ou não houver vento por algum tempo e as baterias descarregarem, ficaremos sem energia eléctrica.
Este tipo de sistema é geralmente projectado para uma única habitação.
Sistemas Interactivos com Baterias
Neste caso, se houver um período longo sem vento, a companhia de electricidade pode recarregar as baterias e assim prevenir a falta de energia eléctrica.
O sistema tem um comutador, que em conjunto com um detector de nível de carga de baterias, liga as baterias à rede eléctrica da companhia para que sejam carregadas.
Quando as condições de vento voltarem a ser favoráveis e a turbina fornecer novamente energia eléctrica, o comutador desliga as baterias da rede eléctrica da companhia e liga-as ao gerador e rectificador acoplados à turbina.
Sistema Interactivo Sem Baterias
Este sistema opera sempre em conjugação com a rede eléctrica da companhia.
Energia eléctrica é vendida à companhia quando o sistema estiver a produzir mais do que precisamos e podemos também comprar à companhia quando as nossas necessidades superam o que o sistema pode fornecer.
A vantagem deste sistema é que quando as condições de vento ficam desfavoráveis por um período prolongado podemos continuar a usar a energia eléctrica.
Outra vantagem é que, como não são usadas baterias, o sistema pode ser maior.
De realçar que este tipo de sistema é projectado para trabalhar em conjugação com a rede da companhia de electricidade, não oferecendo pois independência, pelo que pode não agradar muito aos puristas de energias renováveis.
Vantagens de um Sistema de Energia Eléctrica a partir do Vento, de Pequena Escala
- O vento é uma fonte de energia renovável, e a sua disponibilidade é praticamente ilimitada
- Não produzem CO2, CO, NO8, SO8, partículas, contaminação dos solos, ou resíduos perigosos
- Uma vez instalados, uma turbina de pequenas dimensões é de muito fácil e barata manutenção
- Quando usado num sistema interactivo, consegue reduzir a dependência da companhia fornecedora de electricidade
- Quando usada em conjugação com outras fontes de energia s alternativas, podem fornecer independência total da rede eléctrica das companhias fornecedoras
Limitações de um Sistema de Energia Eléctrica a partir do Vento, de Pequena Escala
- O vento é uma fonte de energia intermitente
- As turbinas pequenas não funcionam adequadamente se o vento for muito forte
- Uma turbina pequena pode ser destruída ou danificada por uma tempestade
- Um sistema deste tipo demora muito tempo a pagar-se a si próprio
- Alguns vizinhos podem não gostar de ter uma turbina por perto: é o fenómeno conhecido por “não no meu quintal” (NNMQ)
Problema
Que factores afectam a quantidade de electricidade que pode ser originada pelo vento? Solução
A potência disponível P, em watts, a partir do vento depende da densidade do ar, da área definida pelas lâminas da turbina à medida que rodam, e da velocidade do vento.
Se d for a densidade do ar em Kg por m3, A a área em m2 varrida pelas lâminas num plano perpendicular ao vento, e v for a velocidade do vento em m/s, então:
CENTRAIS GERADORAS DE ENERGIA ELÉCTRICA A PARTIR DAS ONDAS
Em grandes massas de água, onde o alcance é muito longo (o vento sopra sobre a superfície numa distância muito grande), a fricção entre o ar e a superfície da água origina pequenas ondulações que crescem para ondas e, finalmente, transformam-se em enfunamentos.
Estes enfunamentos medem tipicamente entre 1 e 3m desde a sua crista até à borda de água.
Com tempestades podem até exceder os 25m.
Estes enfunamentos oceânicos têm a capacidade de gerar energia eléctrica utilizável.
Como Funciona
Suponha uma câmara que é colocada perto de uma praia num mar turbulento. Esta câmara tem um buraco na sua parte de cima.
Se esta câmara estiver fixamente agarrada ao fundo de forma a não poder mover-se, nem para baixo nem para cima, os enfunamentos de água passando através dela originam que o nível de água dentro da câmara suba e desça.
A superfície no interior da câmara manter-se-á mais ou menos lisa (o nível é que sobe e desce).
Assim, se o ar é empurrado para fora da câmara e depois para dentro dela (através do seu buraco cimeiro).
Esse buraco contém uma turbina de ar, que roda à medida que o ar é empurrado para fora e para dentro da câmara.
Se a turbina estiver acoplada mecanicamente a um gerador eléctrico produz-se assim a energia eléctrica.
Vantagens da Energia Produzida a partir das Ondas do Mar
- A turbulência dos oceanos é um recurso renovável
- Não produzem CO2, CO, NOx, SOx, partículas, contaminação dos solos, ou resíduos perigosos
- Um gerador eléctrico de ondas não é particularmente caro de instalar nem de manter
- São discretos. Mesmo que visíveis não interferem muito com a paisagem
- Se for correctamente projectado, não tem grande impacto na vida marinha
Limitações da Energia Produzida a partir das Ondas do Mar
- Quando a superfície do oceano está calma, o gerador deste tipo não consegue produzir energia eléctrica aproveitável
- Têm de ser cuidadosamente situados para minimizar os efeitos do ruído que produzem
- Devido à sua discrição podem ter efeitos nefastos nas embarcações navegantes, devendo pois ser bem assinalados nos mapas e, no local, através de bóias.
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