Formas de energia

[Emanuel Couto]

Centrais Termoeléctricas

Como é sabido, as centrais de turbina a vapor são caracterizadas por empregar a energia térmica do vapor no accionamento das turbinas.
Para isso ser possível, possuem geradores de vapor onde o calor resultante da queima do combustível (carvão, petróleo, gás natural, ou reacção nuclear) é utilizado para aquecer a água, até esta se transformar em vapor.
O vapor em circulação nas tubagens é levado a alta pressão e temperatura, passando pelas pás e imprimindo-lhe um movimento de rotação.

Produção Clássica de Energia

Nas centrais clássicas são usados os combustíveis fósseis e nas nucleares usam-se combustíveis radioactivos. Este tipo de centrais são actualmente os que maior quantidade de energia produzem pelo facto de ser possível produzir energia em qualquer local, ao contrário das renováveis que em geral estão limitadas geograficamente.
É natural, apesar disto, que são escolhidos os locais mais vantajosos, como sejam os que estão na proximidade de cursos de água e os que têm facilidade de acesso a matérias-primas, por via terrestre ou marítima

Centrais Nucleares

As centrais nucleares são ainda centrais térmicas, diferindo das convencionais essencialmente pelo tipo de combustível utilizado e da forma como é produzido o vapor.
Aqui o calor produz-se pela cisão de átomos de urânio.
• Cisão nuclear
A sua utilização na produção controlada de energia levou a afigurar-se como uma esperança para a humanidade, pelo facto de resolver os problemas energéticos de uma forma mais económica.
No entanto, dois problemas se põem em relação a esta forma de energia. Um deles refere-se à da eliminação dos resíduos, e o outro tem a ver com o facto de que a energia nuclear actualmente obtida, por cisão nuclear, utilizar combustíveis também não renováveis (urânio).
• Fusão nuclear
Outra esperança, sempre adiada, reside na energia nuclear obtida por fusão nuclear.
No entanto, existem enormes dificuldades que têm a ver com a necessidade de atingir 50 milhões de ºC num plasma e, próximo deste, ser necessária uma temperatura próxima de -270ºC para os ímanes supercondutores.
A grande vantagem da fusão nuclear seria a utilização de um combustível inesgotável, barato e não poluente, o hidrogénio, abundante nos oceanos.
Esta forma de energia resolveria, pensa-se, o problema energético.

Centrais a Gás

O princípio de funcionamento das centrais de turbina a gás baseia-se na expansão dos gases de combustão de uma mistura gasosa sobre as turbinas.
É constituída assim essencialmente por um compressor onde o ar é inspirado e enviado para a câmara de combustão onde se mistura com o combustível.
A mistura obtida e a força expansiva dos gases vão actuar sobre as pás da turbina, transformando a energia térmica em energia mecânica, energia esta que se vai transformar em energia eléctrica, pois a turbina está acoplada a um alternador.

Centrais de Ciclo Combinado

As centrais de ciclo combinado são constituídas por várias unidades produtoras independentes.
Nestas centrais estão instalados dois ciclos, um de gás e outro de vapor, produzindo ambos energia eléctrica. Os dois sistemas estão ligados por uma caldeira de recuperação de calor (HRSG) onde se aproveita a energia dos gases de escape da turbina a gás, para gerar vapor de água que alimenta a turbina a vapor. Um sistema de ciclo combinado requer consideravelmente menos combustível para produzir a mesma energia eléctrica que seria produzida em dois sistemas simples separados.
Com as turbinas modernas o rendimento de uma instalação em ciclo combinado é já superior a 50%. Central de Ciclo Combinado (Gás & Vapor).

Centrais a Motor Diesel

As centrais a motor diesel (ou a gasolina) são constituídas por um motor de combustão interna acoplado a um alternador.
A sua rápida colocação em serviço, permite a sua utilização em instalações particulares ou públicas como grupos de emergência.
Não necessitam de serviços auxiliares e exigem pouca refrigeração.

Fontes de Energia Renováveis

A promoção e utilização de fontes renováveis para a produção de energia surge como necessidade de garantir um desenvolvimento sustentável para a sociedade actual e futura,
De facto, os sinais de alerta são frequentes e a consciencialização das forças de intervenção e sociedade em geral para a problemática energética é crescente.
A dependência política e económica da energia eléctrica, com a extinção dos combustíveis fósseis, são assuntos que passam despercebidos à maior parte da população.
No entanto, e mais recentemente, os impactos ambientais surgiram como o principal motivo de preocupação e consciencialização das populações para os assuntos relacionados com a energia.
A realização de várias conferências para a sensibilização dos impactos ambientais provocados pelos combustíveis fósseis, das quais se destaca o protocolo de Quioto (1998), contribuíram de uma forma significativa para a definição de diversas metas no que diz respeito à redução de emissões de 2 CO, e consequentemente à redução da utilização de combustíveis fósseis dando assim espaço a um maior desenvolvimento tecnológico em energias renováveis.

Eólica

O vento foi, durante muito tempo, a principal fonte de energia do homem, ajudando-o a moer cereais e na navegação marítima.
Actualmente, este recurso é utilizado em todo o mundo para a produção de energia eléctrica, sendo que em Portugal existem locais onde o potencial eólico justifica claramente a sua exploração comercial através dos conhecidos aerogeradores.
Estes são implantados em parques eólicos, cujas zonas apresentam características eólicas razoavelmente homogéneas.
Apenas a título informativo, uma turbina (aerogerador) standard actual pode ser projectada para um potência nominal na ordem dos 2 MW, cujo o diâmetro das pás do rotor é na ordem dos 80m para um mastro com cerca de 70m de altura.

Hidroeléctrica

A hidroelectricidade é hoje uma das formas tradicionais de produção de energia contribuindo ainda com uma parcela significativa para a produção nacional.
É normalmente uma obra de grande envergadura que, tem como objectivo principal reter o caudal do rio de modo a formar-se uma albufeira ou, uma bacia de armazenamento.
No entanto, originam lagos e albufeiras de grandes dimensões que por vezes têm associados impactos ambientais e sociais.
Por outro lado, os locais disponíveis para a construção de grandes aproveitamentos estão a acabar.
O grupo gerador nas hidroeléctricas é assim constituído pelo conjunto turbina-alternador, que ao receber a energia cinética da água a grande pressão nas turbinas provoca o movimento de rotação das suas pás, que é comunicada ao eixo do alternador e consequentemente à geração de energia eléctrica.

Mini-Hídrica

Os aproveitamentos hidroeléctricos podem ser feitos em dimensões mais reduzidas, até por vezes sem recorrer a armazenamento de água e assim com impactos ambientais bastante reduzidos.
Caso não se recorra ao armazenamento de água, designam-se estes aproveitamentos como centrais de fio de água em que não há a possibilidade de se regularizar o caudal, pelo que o caudal utilizável é o caudal instantâneo do rio.
A designação central mini-hídrica generalizou-se assim em Portugal para designar os aproveitamentos hidroeléctricos de potência inferior a 10MW.

Oceanos

A possibilidade de se extrair energia dos oceanos tem intrigado as pessoas ao longo dos tempos.
Actualmente podemos dividir os aproveitamentos energéticos do oceano em dois: energia das ondas, e energia das marés.
O aproveitamento da energia das ondas consiste na transformação da energia resultante do movimento periódico das massas de água para a produção de energia eléctrica.
Existem actualmente já algumas tecnologias com aplicabilidade e muitas outras em fase de teste e demonstração.
A energia das marés consiste no aproveitamento dos desníveis de água que resultam das subida e descida das marés. O princípio de funcionamento de uma central de maré é bastante semelhante ao funcionamento de uma central hídrica, no que diz respeito ao aproveitamento da energia cinética das massas de água. Nestas centrais, instaladas muito perto da foz dos rios ou já no oceano em locais com características especiais, existe a capacidade de armazenamento de água.
Desta forma é possível obter desníveis que resultam dos diferentes níveis das marés.

Energia Geotérmica

Uma excepção às centrais termoeléctricas clássicas (ciclo de água-vapor), que utiliza energia renovável, é o caso das centrais geotérmicas que utilizam energia térmica existente nas entranhas da terra em regiões vulcânicas, como acontece em Itália e nos (Açores) Portugal.
O processo de funcionamento é análogo ao das restantes centrais clássicas com algumas adaptações às condições particulares de obtenção do vapor sob pressão. Naturalmente que os locais onde é possível este tipo de aproveitamento estão limitados apenas a algumas regiões.

Bio-Energia

Biomassa Recurso energético com largas tradições em Portugal, a biomassa é uma fonte de energia que deriva do aproveitamento energético das florestas e seus resíduos, e resíduos provenientes de explorações agro-alimentares.
Uma importante componente no aproveitamento deste tipo de recurso está relacionada com as políticas de limpeza e conservação da floresta.
Este tipo de resíduos que, muitas vezes, são os causadores da rápida propagação dos incêndios florestais, podem ser aproveitados como fonte energética.
A limpeza da mata de uma forma sustentada permite que seja alcançado um equilíbrio, e dessa forma, preservar um recurso vital que é a floresta e simultaneamente proceder-se à valorização energética.

Biocarburantes

Os Biocarburantes são obtidos a partir duma matéria-prima vegetal.
Dois motivos levaram ao seu desenvolvimento: a alta dos preços do petróleo verificada primeiramente em 1973, e a poluição gerada pelos gases de escape resultantes da utilização dos carburantes clássicos.
No entanto, há quem seja de opinião que, embora emitindo menos gases prejudiciais como o dióxido de carbono, o uso generalizado de biocarburantes pode produzir outros efeitos perigosos, nomeadamente os relacionados com a reacção brônquica.

Biogás

A decomposição da matéria orgânica dos resíduos dá origem à produção de biogás, um gás composto na sua maioria por metano e dióxido de carbono. Em alguns países a aplicação de tecnologias dispendiosas inviabilizou o aproveitamento deste gás para a produção de energia. O sucesso destes empreendimentos depende de um compromisso consciente entre custos, benefícios e tecnologia.

Biodiesel
O biodiesel é um combustível produzido a partir de óleos vegetais, óleos de cozinha usados ou gorduras animais.
É não tóxico, biodegradável e renovável, e substitui o gasóleo.
As emissões produzidas pela utilização de biodiesel puro são substancialmente menores quando comparadas com as do gasóleo.
Pode ser produzido recorrendo a tecnologias simples e não muito dispendiosas, sendo que em Portugal pode alcançar um lugar de destaque na sua produção e utilização, contribuindo para a redução da dependência externa de petróleo bem como para a criação de riqueza e protecção do ambiente.

Solar Fotovoltaico

Os sistemas fotovoltaico produzem energia eléctrica a partir da radiação solar.
São sistemas de elevada fiabilidade, de baixa manutenção, com ausência de ruído e não poluentes. Constituídos por células fotovoltaicas (dispostas em painel solar) de tensão de saída na ordem dos 0.45V, a sua interligação em série e paralelo permitem obter valores normalizados de tensão (12V, 24V,48) e aumentos de potência.
As características do solar fotovoltaico fazem com que a instalação deste tipo de sistemas seja bastante atractivo em locais onde não exista rede de distribuição eléctrica, por razões ambientais, ou até por razões de ordem estética.
É comum encontrar sistemas fotovoltaico no dia a dia, nomeadamente para alimentar máquinas de pré-pagamento de estacionamento, ou sistemas de telecomunicações.
A grande desvantagem destes sistemas é ainda o custo elevado por MWh, ultrapassando o preço da electricidade da rede pública.
Prevê-se no entanto um crescimento na utilização destes sistemas nos próximos anos, face ao aumento da sua competitividade e das aplicações com recurso a esta tecnologia.

Térmico

Os colectores solares, vulgarmente conhecidos por painéis solares, não devem ser confundidos com painéis fotovoltaicos e são normalmente utilizados apenas para o aquecimento de águas. A cobertura do colector solar é de vidro, e logo, transparente à radiação visível.
Esta radiação ao entrar no colector aquece-o emitindo radiação menos energética, a infravermelha, que fica retida no colector uma vez que o seu interior é “opaco” à radiação infravermelha.
Desta forma conseguimos um sistema de alto rendimento com base no efeito de estufa. A elevada temperatura atingida na placa absorsora é assim transferida para uma serpentina de tubos (onde circula um fluído de elevada condutibilidade térmica) que interliga o colector solar a um depósito por cima deste.
O fluído aquecido no colector solar sobe até ao depósito que está por cima deste, aquecendo a água para as mais variadas tarefas.
Após esta transferência de calor, o fluido terá arrefecido, ficando mais denso e descendo de volta ao colector, onde reiniciará o seu ciclo.
Este princípio de circulação do fluído é designado por termossifão, que implica que o depósito esteja por cima do painel, caso não seja essa a situação, teremos então de provocar circulação forçada através de uma bomba de água adicional.
Nunca se fica realmente independente, pois em dias enevoados e chuvosos o rendimento é bastante reduzido. À noite não existe luz solar, e no caso de utilização mais intensiva acaba por ser necessário recorrer à resistência eléctrica que se encontra no interior do depósito.
Outra variante é a sua utilização do solar térmico para a geração de energia eléctrica, cujo princípio de funcionamento consiste em transformar energia térmica contida no fluido em energia eléctrica, através de um ciclo de água-vapor .