Processo de geração de energia elétrica

É quase impossível imaginar a vida moderna sem eletricidade, não é? Praticamente tudo o que temos, fazemos e possuímos, além dos lugares que frequentamos, depende da energia elétrica. Mas você sabe de onde vem a energia elétrica?

Por trás dessa tecnologia há uma geração de energia elétrica que decorre de inúmeros processos. Então, continue lendo este texto para descobrir como funciona o processo de geração de energia elétrica e as diferentes formas de produção de energia elétrica!

Um pouco da história da energia elétrica

O uso da eletricidade como conhecemos hoje — distribuída por companhias elétricas para uso residencial — é recente, tendo pouco mais de 100 anos.

Durante a Revolução Industrial, os geradores transformavam a energia mecânica das máquinas a vapor em energia elétrica. Depois, ainda no séc. XIX, o uso da energia hidráulica foi popularizado com a instalação da hidrelétrica nas cataratas do Niágara, na América do Norte. A partir do séc. XX, outras fontes de energia elétrica foram descobertas, como a nuclear e a eólica, e a preocupação do esgotamento energético começou a surgir no mundo.

Tipos de energia

Os principais tipos de energia são: energia mecânica, energia elétrica, energia química, energia térmica, energia radiante.

Nesse artigo vamos falar das formas de produção de energia elétrica.

A geração de energia elétrica por fontes não-renováveis

Antes que a energia faça os aparelhos elétricos da sua casa funcionarem, ela precisa ser produzida. Quanto a isso, as fontes não-renováveis de energia são aquelas esgotáveis, finitas. As principais dessa categoria são as fósseis e a energia nuclear:

Fontes fósseis

Usinas termoelétricas

Também conhecidas como combustíveis fósseis, estas fontes são o petróleo e os seus subprodutos, o carvão mineral, o xisto e o gás natural. Eles são assim chamados porque foram formados há milhões de anos, por meio da deposição de matéria orgânica (plantas e animais mortos) nas bacias sedimentares. Nesse caso, a energia elétrica é formada a partir da combustão desses recursos minerais. O vapor produzido nessa queima movimenta turbinas acopladas a geradores. Isso ocorre nas chamadas Usinas Termoelétricas.

Gerador a combustão interna

Há também outro uso de combustível fóssil, onde o gerador de energia elétrica está acoplado diretamente a motores a combustão interna. É o caso dos geradores a diesel (ou à gasolina), normalmente utilizados como backup de energia. Empresas também usam os geradores a diesel para reduzir o valor do consumo de energia elétrica da rede elétrica no horário da ponta.

Energia Nuclear

O princípio de funcionamento da usina nuclear se baseia na geração de calor da fissão do urânio em um reator. Esse calor produz vapor, que aciona turbinas ligadas a geradores de corrente elétrica.

Produção de energia elétrica por fontes renováveis

Chamamos de energias renováveis as fontes de energia que têm capacidade inesgotável de renovação. As principais delas são a hidráulica, a solar, a eólica, a biomassa, a geotérmica e a maremotriz.

Energia Hidráulica

Nas usinas hidrelétricas, várias transformações de energia ocorrem. O combustível gerador de energia é a energia potencial da água armazenada nos reservatórios. Ao descer os dutos forçados a água transforma sua energia potencial em cinética. Assim a força do fluxo das águas movimentam as turbinas, essas por sua vez estão conectadas fisicamente a geradores de energia possibilitando a conversão de energia mecânica em elétrica.

As usinas de geração hidráulica são classificadas de acordo com a potência instalada e tamanho do reservatório. Existem duas classificações para usinas menores, Pequena Central Hidrelétrica (PCH) e Central Geradora Hidráulica (CGH). As Pequenas Centrais Hidrelétricas são usinas com reservatório de até três quilômetros quadrados e com potência instalada entre 1 e 30 MW. As Centrais Geradoras Hidráulicas, por outro lado, são usinas com potência máxima de até 1 MW.

Energia solar

Energia solar – fotovoltaica

Neste caso, os módulos fotovoltaicos captam a luz do Sol, transformando a sua energia radiante diretamente em energia elétrica através do efeito fotovoltaico.

Energia solar – fototérmica

O calor do sol é refletido através de um conjunto de espelhos e concentrado em um único ponto. Todo esse calor faz a água contida nesse reservatório central se transformar em vapor que aciona uma usina termoelétrica.

Energia solar – aquecimento solar

O aquecimento solar não é um dos tipos de geração de energia elétrica. E sim, a conversão da energia térmica solar em calor, armazenado normalmente em forma de água quente.

Energia eólica

Energia eólica com hélices

As turbinas eólicas, ou aero geradores, produzem eletricidade pela conversão da energia cinética do ar ao movimentar as hélices para energia elétrica. A turbina está acoplado ao gerador elétrico que converte o energia cinética energia elétrica. Há turbinas eólicas de dois tipos: as com eixo horizontal que são as mais comuns e as com eixo vertical, como nesse condomínio na Praia do Campeche em Florianópolis.

 

Energia eólica sem hélices

Há ainda mastros sem hélices, ou seja, elas não tem pás. Quando o ar passa ao redor de estruturas, o mastro oscila, e isso é o segredo para a geração de energia. A oscilação causada pelo vento – um movimento mecânico – é convertida em eletricidade por um alternador localizado na base do poste. Esse tipo de estrutura tem as vantagens de ser mais silenciosa, leve e mais barata quando comparado a turbinas eólicas convencionais, além de não afetar pássaros. É a energia dos ventos.

Energia por Biomassa

Basicamente, pode ser considerada biomassa toda matéria orgânica cuja queima é usada para produzir energia. A biomassa é queimada em caldeiras que fervem água e o vapor d’água aciona turbinas que acoplados a geradores elétricos, geram energia. Alguns exemplos de matéria-prima de biomassa são: etanol, lenha ou outros resíduos florestais, como cavaco de madeira e capim elefante, casca de arroz, bagaço da cana-de-açúcar, bagaço da castanha, bagaço do coco ou outros resíduos agrícolas. O bagaço da cana de açúcar representa 78% do uso de biomassa no Brasil, resultado da grande sobra de matéria orgânica da produção de etanol para uso como combustível.

Energia geotérmica

Nesse caso, é possível obter energia elétrica transformando a energia térmica (calor) do magma que fica no interior da crosta terrestre. Esse calor é obtido perfurando o solo até o subsolo, onde constantemente são produzidos vapores e água quente, que são conduzidos à superfície por dutos.

Energia Maremotriz

Por fim, a eletricidade gerada pelo sistema de energia maremotriz é a movimentação de energia mecânica das marés que explica como a energia elétrica é produzida. As ondas do mar fazem a movimentação das boias e hastes e acionam cilindros pneumáticos ou hidráulicos que movimentam turbinas instaladas dentro da água, de forma semelhante como a hidráulica. Também é conhecida como energia marinha ou energia marítima. Essas máquinas são chamadas de wave energy converter (WEC, na sigla em inglês), ou Conversor da Energia das Ondas.

Energia das marés

Há ainda outro forma de captar a energia da força do mar ou rios, tidal energy converter (TEC, na sigla em inglês), ou Conversor das Energia das Marés. É uma turbina que fica submersa na água, muito semelhante as turbinas de energia eólica. As turbinas marinhas tem três pás e são movimentadas pela força da água dos rios ou dos mares.

Energia Química

A energia química é utilizada para produzir energia elétrica a partir da conversão dos tipos de energia que ocorrem dentro das baterias. Essa não é uma forma de produção primária, mas normalmente utilizada para armazenamento temporário de energia. Vários materiais são utilizados para produção de baterias. Entre eles, os principais são:

Bateria de cloreto de amônio (NH4Cl) – pilha comum

Bateria de hidróxido de sódio (NaOH) e dióxido de manganês (MnO2) – pilha alcalina

Bateria de níquel-cadmio

Bateria de hidreto metálico e óxido de níquel

Bateria de chumbo ácido sulfúrico (H2SO4)

Bateria de lítio ferrofosfato (LiFePO4)

Bateria de lítio óxido cobalto (LiCoO2)

Bateria de lítio óxido manganês (LiMn2O4)

Bateria de lítio óxido níquel manganês cobalto (LiNiMnCoO2) – NMC

Bateria de lítio níquel cobalto óxido de alumínio (LiNiCoAlO2)

Hidrogênio (H2)

O hidrogênio não é uma forma de geração de energia elétrica diretamente, mas seu uso como combustível é uma grande tendência para o futuro.

Matriz Energética Brasileira

A matriz energética do Brasil é uma das mais limpas do mundo, cerca de 80% da produção de energia elétrica no Brasil vem de fontes renováveis. A s usinas de geração de energia elétrica somam 179.988MW de potência instalada.

As usinas hidroelétricas somadas correspondem a 58,1% do total com potência instalada de 109.390MW, sendo a maior fonte da matriz energética brasileira.

As usinas eólicas somam 19.176MW de potência instalada, ocupando o segundo lugar no ranking nacional com cerca de 10,5% do total.

Em terceiro lugar vem as usinas termoelétricas movidas à gás natural com 16.261MW e 8,6% da matriz energética brasileira.

Na quarta posição estão as usinas movidas a biomassa, principalmente de bagaço de cana de açúcar, com 15.549MW (8.3%).

A energia solar fotovoltaica ocupa a quinta colocação na matriz energética brasileira com 11.796MW, com cerca de 6,5% da potência de geradores de energia do Brasil. A geração proveniente da energia solar é dividida em duas partes:

• a geração centralizada, das usinas capacidade superior a 5MW, têm 4.296MW de potência instalada no total;
• a geração distribuída, das usinas com capacidade até 5MW, têm 7.500MW de potência instalada. A geração distribuída, não é contabilizada na Matriz Energética pela Aneel. No entanto, são uma importante contribuição para o abastecimento de energia do nosso país. Sem os painéis solares que se espalham pelos telhados do país, certamente estaríamos sofrendo racionamentos de energia ou apagões.

Outras fontes de energia contribuem com menos de 5% cada, entre elas termoelétricas movidas a derivados do petróleo, carvão, usinas nucleares e undi-elétricas.

Ainda há importação de energia elétrica principalmente da Argentina e Uruguai totalizando 8.170MW.

Pronto! Agora você já sabe conhece os diferentes processos responsáveis pela geração de energia elétrica. Em suma, lembre-se de que existem as fontes não-renováveis, que se esgotam, e as renováveis, que não têm fim. Vimos também que a eletricidade é obtida pela transformação de energia de vários combustíveis, como a força das águas, do vento e o calor do sol.

Então, gostou deste artigo? Conheça um pouco mais sobre formas de usar a energia elétrica nos transportes com os carros elétricos. Deixe seu comentário abaixo sobre o que achou desse post.

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