Glauco Diniz Duarte Empresa – como funciona uma usina fotovoltaica
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, a energia hidrelétrica é a gerada com a transformação da força da água em energia elétrica.
A forma em que essa massa de água se manifesta na natureza é através dos fluxos de água, como os rios e lagos.
No Brasil, os rios são quase a totalidade, facilitando o aproveitamento por meio de um desnível ou queda d’água.
Com o objetivo de aproveitar essa força da água, são construídas infraestruturas hidráulicas (grandes ou não), que são capazes de obter o máximo potencial desse recurso renovável e livre de emissões.
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Entretanto, antes de entender melhor os princípios básicos de funcionamento de uma usina hidrelétrica, vale lembra que:
– Barragem: é a infraestrutura de obra civil, ou seja, é uma barreira artificial feita em cursos de água para reter grandes quantidades de água.
– Represa: é o armazém de água, ou seja, é o reservatório ou lago artificial que se formou com a barragem.
– Usina: é a construção onde estão localizados os grupos de geração.
COMO FUNCIONA UMA USINA HIDRELÉTRICA
A conversão em energia elétrica através das usinas hidrelétricas (seja ela UHE, PCH ou CGH) ocorre devido a diferença de energia potencial de uma massa de água entre dois pontos com altitudes (ou cotas) diferentes.
Para entender melhor, vamos dividir esse processo em 6 etapas:
1 – A barragem, que se encontra no canal habitual do rio, acumulará a água para formar a represa ou apenas garantirá a operação da tomada d’água.
2 – A água que se encontra no reservatório, ou que apenas está sendo direcionada à um novo caminho, passa através de uma entrada, sendo levada através de um conduto forçado.
3 – A energia potencial é transformada em energia cinética à medida que a água desce pelo conduto.
4 – A pressão exercida pela água sobre as pás da turbina, transforma a energia cinética em energia mecânica, pela rotação das pás.
5 – O eixo da turbina que está ligado ao do gerador elétrico, gira ao mesmo tempo convertendo a energia mecânica de rotação em eletricidade.
6 – Uma vez que a água forneceu sua energia, é devolvida ao rio por meio do canal de escoamento.
O rendimento de todo o processo é bem alto, entre 90 e 95%, fazendo com que seja aproveitada quase toda a energia potencial da água.
As perdas de rendimento que ocorrem têm os seguintes motivos:
– Perdas de carga no circuito hidráulico;
– Perdas nos equipamentos elétricos;
– Atritos na rotação do grupo hidrelétrico.
USINAS SOLARES
A energia solar é aquela gerada através da captação da luz emitida pelo sol.
Uma usina solar fotovoltaica é um complexo cheio de módulos fotovoltaicos, que podem ser instalados sobre telhado, estruturas em solo ou até mesmo sobre a água (seja de rios, lagos ou represas através de sistemas de flutuamento).
Agora que já sabe o básico sobre uma usina solar fotovoltaica vamos ver como é o seu funcionamento.
COMO FUNCIONA UMA USINA SOLAR
Essencialmente, os módulos fotovoltaicos captam a luz do sol e a convertem em energia elétrica através de um processo chamado de efeito fotovoltaico.
O efeito fotovoltaico corresponde a criação de tensão elétrica ou de uma corrente elétrica correspondente num material, após a sua exposição à luz.
É muito importante que haja incidência direta da radiação solar para que as células fotovoltaicas (que compõem os módulos) sejam mais eficientes na conversão para energia elétrica, uma vez que, seu funcionamento é muito dependente da entrada das partículas que compõem a luz (os fótons) em seu interior.
Como resultado disso, há a liberação de corrente elétrica contínua que foi captada pelos filamentos condutores do módulo fotovoltaico.
Em seguida, ocorre o envio dessa corrente para o inversor fotovoltaico (aparelho que transforma a energia de corrente contínua em corrente alternada).
Em sistemas menores como residências, comércios e indústrias, essa energia é enviada para uso na planta.
Já no caso, de sistemas maiores, a energia será enviada para os transformadores e depois para as linhas de transmissão. Os transformadores aumentarão a tensão que vem dos inversores (até 380 volts) para tensões muito maiores (de 13.800 até 230.000 volts).
USINAS TERMELÉTRICAS
A energia térmica é aquela gerada através da transformação da energia química dos combustíveis, mediante o processo de combustão.
Usinas que utilizam deste princípio são conhecidas como termelétricas.
As usinas termelétricas podem ser classificadas de acordo com os diferentes tipos de combustíveis utilizados:
– Termelétricas Fósseis: utilizam como combustível o petróleo, carvão mineral, gás de refinaria, óleo diesel, gás natural, etc.
– Termonucleares: utilizam como combustível o urânio;
– Termelétricas à Biomassa: utilizam bagaço de cana de açúcar, resíduos de sólidos urbanos, licor negro, biogás, lenha, etc.
A classificação das usinas termelétricas (convencionais) também é feita de acordo com o método de combustão usado, podendo ser diferenciados em: combustão externa e combustão interna.
Na combustão externa, o combustível não entra em contato com o fluido de trabalho, sendo um processo utilizado principalmente nas usinas termelétricas a vapor.
O processo ocorre da seguinte maneira: o combustível aquece o fluido de trabalho, normalmente água, em uma caldeira até que seja gerado vapor que, com sua expansão, irá produzir trabalho mecânico.
Quanto à combustão interna, a combustão ocorre mediante a mistura de ar e combustível. Com isso, o fluido de trabalho será o conjunto de produtos provenientes da combustão.
O processo de combustão interna é utilizado principalmente em turbinas a gás e máquinas térmicas a pistão (ex: motores a diesel).
COMO FUNCIONA UMA USINA TERMELÉTRICA
O processo de funcionamento de uma usina termelétrica está relacionado a dois processos:
Em primeiro lugar, a energia térmica é convertida em energia mecânica mediante o uso de um fluido que irá produzir trabalho ao longo do seu processo de expansão em turbinas térmicas.
Posteriormente, a energia mecânica é convertida em energia elétrica através do acionamento mecânico de um gerador elétrico que está acoplado ao eixo das turbinas.
USINAS EÓLICAS
A energia eólica é aquela gerada a partir da força dos ventos (massas de ar em movimento).
Para aproveitar tal força, são construídas estruturas chamadas aerogeradores (ou turbinas eólicas), que tem como objetivo captar a energia cinética dos ventos e posteriormente transformar em energia elétrica.
Uma usina eólica (ou parque eólico) é composta por pelo menos cinco aerogeradores.
Deve ser implantada em um local em que a densidade da massa de ar seja maior ou igual a 500 watts por metro quadrado (W/m2), altura de 50 metros e velocidade do vento seja de 7 à 8 metros por segundo (m/s).
COMO FUNCIONA UMA USINA EÓLICA
Em primeiro lugar, a energia cinética do vento é gerada há diferenças de pressão atmosférica e de temperatura entre os diferentes lugares.
Com isso, a força dos ventos move as pás dos aerogeradores, captando a energia cinética dos ventos e a convertendo em energia mecânica.
Em seguida, essa energia mecânica faz girar o rotor, transmitindo essa rotação ao gerador.
O gerador é composto basicamente por dois ímãs que, quando giram um sobre o outro, produzem carga elétrica, ou seja, há a conversão da energia mecânica em energia elétrica.
Essa carga gerada pode ser direcionada para uma estação de armazenamento, como se fosse uma bateria grande (no caso de sistemas isolados) ou é distribuída pela rede elétrica (no caso de sistemas integrados à rede).
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