Fontes de energia renováveis – Quais são e como funcionam!
As fontes de energia são recursos naturais ou artificiais usados pela sociedade para a produção de algum tipo de energia, e elas podem ser tanto renováveis quanto não renováveis. No artigo de hoje, o Mundo da Elétrica separou tudo o que você precisa saber sobre as fontes de energia renováveis. Então, vamos lá pessoal!
O que são fontes de energia renováveis?
As fontes de energia renováveis são aquelas consideradas inesgotáveis, pois suas quantidades se renovam constantemente ao serem usadas!
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Algumas dessas fontes apresentam variação na geração de energia elétrica ao longo do dia ou do ano, como é o caso da eólica, que não é usada quando não há ventos, da energia solar, que não é usada à noite, e da energia hídrica, que não é usada em períodos de secas.
Veja na imagem abaixo, alguns exemplos de fontes de energia renováveis.
Fontes de energia renováveis.
Energia Solar
A energia solar é aquela proveniente do sol e consiste no aproveitamento da radiação solar emitida sobre a Terra. Ela pode ser aproveitada na forma de calor ou na forma de luz.
Justamente por ser proveniente do sol, além de inesgotável, a energia solar é altamente potente, pois uma grande quantidade de radiação é emitida sobre o planeta todos os dias.
A sua principal questão, portanto, não é a sua disponibilidade na natureza, e sim as formas de aproveitá-la para a geração de eletricidade.
Pode ser utilizada diretamente para o aquecimento do ambiente, aquecimento de água e para produção de eletricidade, com possibilidade de reduzir em 70% o consumo de energia convencional.
A radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes, bem como para geração de potência mecânica ou elétrica.
Para o aproveitamento do calor, os raios do sol atingem a superfície dos painéis coletores térmicos, que aquecem a água no seu interior. A água quente pode ser utilizada nas residências, como nos chuveiros, piscinas e torneiras, em processos industriais ou na geração de eletricidade.
A eletricidade pode ser gerada diretamente a partir da luz, nos painéis fotovoltaicos, ou através do aproveitamento do calor, na usina heliotérmica.
Energia Solar Fotovoltaica
A energia solar fotovoltaica consiste na transformação da radiação solar diretamente em energia elétrica solar por meio das células fotovoltaicas, que compõem os módulos fotovoltaicos de placas solares expostos sob a luz do sol. Na imagem abaixo, é possível ver o funcionamento da energia solar fotovoltaica.
Energia solar fotovoltaica.
Essa tecnologia é muito utilizada em grandes projetos de usinas solares fotovoltaicas e precisa ser instalada em áreas sem cobertura vegetal! Uma solução para diminuir a degradação do meio ambiente, é a instalação dessas usinas em áreas já desmatadas.
Além disso, os painéis solares também podem ser instalados em telhados de casas, shoppings e estacionamentos, dando origem ao que chamamos de geração distribuída, microgeração ou sistemas fotovoltaicos conectados à rede.
Esses painéis, que integram a geração distribuída de energia, permitem aos consumidores economizarem até 95% na conta de energia!
O custo das placas solares ainda é elevado, mas está cada vez mais acessível no Brasil, e as áreas com melhor incidência de radiação solar estão localizadas na região Nordeste.
Energia solar heliotérmica
A energia solar heliotérmica, ou energia solar térmica concentrada, utiliza um grande número de espelhos coletores que refletem, de forma concentrada, a luz do sol a um ponto específico de uma grande torre central, aquecido a altas temperaturas materiais específicas que, com sua expansão ou vaporização, movimenta turbinas que geram a energia elétrica.
Ela é restrita ao segmento de geração centralizada devido ao tamanho do projeto demandado!
Energia Hídrica
A energia hídrica é aquela obtida através do aproveitamento da energia cinética gerada pelas massas de água dos rios, que fluem de altitudes elevadas para os mares.
Nas usinas hidrelétricas, as águas movem turbinas que transformam a energia potencial da água em energia mecânica e, por fim, em elétrica. Na imagem abaixo, é possível observar o funcionamento de uma usina hidrelétrica.
Funcionamento de uma usina hidrelétrica.
Essa fonte é variável ao longo do ano, porque depende do quanto chove nas cabeceiras dos rios! Também devemos considerar que, para que haja um bom funcionamento de uma usina hidrelétrica, é essencial a conservação ambiental na bacia hidrográfica.
Para diminuir a variação na produção de energia ao longo do ano, algumas usinas são construídas com os chamados reservatórios de acumulação. Eles servem para guardar a água no período chuvoso para que seja usada durante a seca!
A água guardada não só gera energia, mas também pode ajudar no abastecimento das cidades, na irrigação das lavouras e na navegação, por exemplo.
Já as usinas que não fazem esse controle na acumulação da água são chamadas de usinas a fio d’água.
Apesar de ser considerada uma energia limpa, a construção de uma barragem causa impactos ambientais, como o prejuízo na vida dos peixes que se deslocam ao longo do rio em busca de locais para reprodução.
Além disso, o alagamento de áreas pode causar o deslocamento de pessoas que moram por ali e o desequilíbrio dos ecossistemas existentes.
Para resolver esses e outros problemas são realizados, antes da instalação, Estudos de Impacto Ambiental (EIA), que preveem os impactos e quais as ações necessárias para diminuí-los.
A usina hidrelétrica de Itaipu, localizada em Foz do Iguaçu/PR, é a maior hidrelétrica do Brasil e é responsável por boa parte da energia elétrica utilizada na região sudeste do país.
Atualmente, expande-se às instalações de pequenas centrais hidroelétricas (PCHs), chamadas de mini hídricas, pelo fato delas causarem menor impacto ambiental e de serem mais facilmente introduzidas em infraestruturas urbanas já existentes.
Energia Eólica
A energia eólica é aquela obtida através do aproveitamento da energia cinética gerada pelas massas de ar, que são provocadas pelo aquecimento desigual na superfície da Terra.
Para transformar a energia dos ventos em energia elétrica são usados aerogeradores, que possuem imensas hélices e que se movimentam de acordo com a quantidade de vento no local, como é possível ver na imagem abaixo.
Funcionamento da energia eólica.
Essas hélices, em geral, possuem o tamanho de uma asa de avião e são instaladas em torres de até 150 metros de altura!
As usinas eólicas utilizam um recurso energético renovável e não poluem a atmosfera durante a sua operação, entretanto, elas só podem ser aproveitadas nos momentos em que há vento suficiente.
No sul e no nordeste do Brasil, os ventos são abundantes e permitem a instalação de vários parques eólicos, que possuem conjuntos de aerogeradores equivalentes às usinas.
Apesar de ser considerada uma fonte limpa, a energia eólica causa impactos e riscos às aves, já que muitas vezes elas colidem com as hélices dos aerogeradores, além de causar também um impacto ao ambiente natural, com as obras para implantação do parque, e aos moradores da região, com a poluição sonora gerada pelos aerogeradores.
Biomassa
A energia obtida pela biomassa é gerada através da energia química produzida pelas plantas na forma de hidratos de carbono e através da fotossíntese. Plantas, animais e seus derivados são biomassa!
Na imagem abaixo, é possível observar o funcionamento da energia de biomassa.
Funcionamento da energia de biomassa.
A sua utilização como combustível pode ser feita na sua forma bruta ou através de seus derivados, como:
- Madeira
- Produtos e resíduos agrícolas
- Resíduos florestais
- Excrementos animais
- Carvão vegetal
- Álcool
- Óleos animais
- Óleos vegetais
- Gás pobre
- Biogás
A renovação na biomassa se dá através do ciclo do carbono! A decomposição ou a queima da matéria orgânica ou de seus derivados provoca a liberação de CO2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam o CO2 e água nos hidratos de carbono, que compõem sua massa viva, liberando oxigênio.
Dessa forma, a utilização da biomassa, desde que não seja de maneira predatória, não altera a composição média da atmosfera ao longo do tempo e pode ser muito vantajosa.
A biomassa é utilizada nos processos para fabricação de biocombustíveis, destacando-se aí, o biodiesel.
Existem três tipos de biomassa utilizadas como fonte de energia:
- Combustíveis sólidos: madeira, carvão vegetal e restos orgânicos vegetais e animais
- Combustíveis líquidos: etanol, biodiesel e qualquer outro líquido obtido pela transformação do material orgânico por processos químicos ou biológicos
- Combustíveis gasosos: aqueles que são obtidos pela transformação industrial ou até natural de restos orgânicos, como o biogás e o gás metano coletado em áreas de aterros sanitários
Toda a matéria vegetal e orgânica existente, biomassa, pode ser utilizada na produção de energia.
A biomassa também pode ser queimada diretamente, como no fogão a lenha, para aproveitamento do calor, ou para aquecer água e produzir vapor em alta pressão, acionando turbinas e geradores elétricos.
No Brasil, a biomassa mais utilizada para geração de eletricidade é oriunda da cana-de-açúcar, plantada e processada principalmente nas regiões Sudeste e Centro-oeste.
O cultivo de produtos agrícolas usados como fonte de geração de energia requer alguns cuidados, como evitar o desmatamento de áreas naturais para iniciar novas áreas de plantio e usar de forma controlada os agrotóxicos e fertilizantes, bem como controlar a produção e o descarte de resíduos.
Energia geotérmica
A energia geotérmica ou energia geotermal é a energia obtida do calor presente no interior da Terra.
Circundando o núcleo, existe uma camada chamada manto que é formada por magma (semelhante à lava dos vulcões) e rocha. A última camada, mais externa, é a crosta terrestre, onde habitamos.
A crosta terrestre tem espessura variável e é fraturada em vários pedaços formando fissuras, conhecidas como placas tectônicas.
O magma formado no manto pode emergir para a superfície próximo dos limites dessas placas, como em erupções vulcânicas. Essas rochas que absorvem o calor do magma estão em alta temperatura, aquecendo também as águas subterrâneas que podem emergir como gêiseres.
Para a geração elétrica, perfura-se o subsolo onde há grande quantidade de vapor e água quente, que são retirados por dutos e conduzidos a um gerador na superfície da terra para a transformação da energia geotérmica em elétrica, através de geradores.
Para o reaproveitamento da água, o vapor é novamente transportado para áreas em que retorna à sua forma líquida, reiniciando o processo.
Na imagem abaixo, é possível observar o funcionamento de uma fonte de energia geotérmica.
Funcionamento da energia geotérmica.
A energia geotérmica é considerada uma fonte de energia renovável, já que o calor é produzido continuamente nessas camadas internas da Terra.
Entretanto, o principal problema da energia geotérmica é o seu impacto ambiental através de eventuais emissões de poluentes e da poluição química dos solos em alguns casos, bem como aos elevados custos de implantação e manutenção.
Essa fonte é utilizada geralmente em regiões com alta atividade vulcânica ou encontros de placas tectônicas, como na Islândia, Itália e Estados Unidos.
Energia das ondas e das marés
A energia das ondas e das marés é aquela obtida através do aproveitamento da energia cinética gerada pelas massas de água do mar, que pode ser aproveitada tanto pela utilização da energia das ondas quanto das marés.
O funcionamento se dá através da elevação da onda numa câmara de ar, que provoca a saída do ar lá contido. Esse movimento é que gira uma turbina e assim a energia mecânica da turbina é transformada em energia elétrica.
Quando a onda se desfaz e a água recua, o ar faz o sentido inverso, voltando a passar pela turbina, na câmara de ar e fazendo a turbina girar novamente, produzindo energia elétrica.
Outra forma de tirar proveito da energia das ondas e marés, é utilizando o movimento de subida e descida da onda, que dá potência a um êmbolo que se move para cima e para baixo dentro de um cilindro. E é esse êmbolo que coloca o gerador em funcionamento, veja na imagem abaixo.
Energia das ondas e das marés
Quando aplicada apenas às marés, o funcionamento é semelhante ao de uma hidrelétrica, pois cria-se uma barragem, que capta a água das marés durante as suas cheias, onde a passagem da água gira uma turbina, transformando a energia cinética em eletricidade.
O aproveitamento dessa fonte ainda está em desenvolvimento, havendo poucas usinas em operação no mundo.
Apesar de possuir inúmeras vantagens, a energia das ondas e das marés causam um desequilíbrio no ecossistema marítimo e uma poluição visual!
É importante salientar que todas as energias renováveis e limpas causam impactos, que devem ser avaliados e controlados!
Para aprender ainda mais, recomendamos que você assista o vídeo abaixo do canal Mundo da Elétrica!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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