Geração da eletricidade

O que é geração de energia elétrica?

A geração de energia elétrica compreende o conjunto de diferentes processos pelos quais a eletricidade pode ser produzida , ou o que é o mesmo, transformar outras formas de energia disponíveis na natureza ( química , cinética , térmica , luminosa , nuclear , etc.) em elétrica utilizável. energia.

A capacidade de produzir eletricidade é uma das principais preocupações da humanidade contemporânea, visto que o seu consumo se generalizou e se normalizou desde a sua descoberta no século XIX, a ponto de se tornar indispensável no nosso quotidiano. Nossas residências, indústrias , iluminação pública e até mesmo nossos eletrodomésticos dependem de um fornecimento constante e estável de energia elétrica.

Assim, o consumo mundial de energia está em alta . Enquanto em 1900 o consumo global de energia era de apenas 0,7 Terawatts (0,7 x 10 ¹² W), já em 2005 era estimado em cerca de 500 Exajoules (5 x 10 ²⁰ J), o equivalente a 138.900 Terawatts.

O setor industrial é o maior consumidor de todos e, portanto, o mundo desenvolvido (o chamado Primeiro Mundo) é responsável pelos maiores percentuais de consumo. Os Estados Unidos, por exemplo, consomem 25% da energia gerada mundialmente.

Por isso, a busca de novas e mais eficientes formas de obtê-la é uma área em que se investem enormes recursos científicos e tecnológicos, principalmente em um momento em que os efeitos climáticos da industrialização e da queima de combustíveis fósseis se manifestam . óbvio, mas alarmante.

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Como a energia elétrica é produzida?

A eletricidade, em geral, é produzida em grandes instalações chamadas usinas ou usinas de energia , que, a partir de diferentes tipos de matérias-primas ou processos naturais, “fabricam” eletricidade.

Para isso, a maioria das usinas possui alternadores, que são grandes dispositivos que geram corrente alternada . Eles são, por sua vez, compostos de uma bobina, que é um grande rolo giratório de material eletricamente condutor disposto em fios, e um ímã que permanece fixo.

Ao girar a bobina dentro do ímã em altas velocidades, ocorre um fenômeno chamado indução eletromagnética : o campo magnético resultante mobiliza os elétrons do material condutor, criando um fluxo de energia que deve então ser “preparado” para distribuição por uma série de transformadores.

A questão, então, é como fazer a bobina girar em alta velocidade e de forma constante. Em experimentos do século 19 com eletricidade, ela era gerada pedalando uma bicicleta, que produzia apenas uma pequena quantidade, é claro.

No caso das usinas, é necessário algo muito mais sofisticado: uma turbina, que é um dispositivo rotativo capaz de transmitir energia mecânica para a bobina , fazendo-a girar, a partir do uso de outra força.

Por exemplo, pode-se utilizar a queda d’água de uma cachoeira, ou o sopro constante do vento, ou na maioria dos casos, o vapor ascendente de uma boa quantidade de água fervente, para a qual é necessário gerar uma quantidade de calor constante , através a combustão de vários tipos de materiais.

Como se verá, o processo completo de geração de energia elétrica nada mais é do que a transformação da energia química em energia calórica (combustão), para posteriormente convertê-la em cinética e mecânica (pela mobilização da turbina), e posteriormente em eletromagnética, isto é ,, em eletricidade.

Etapas do setor elétrico

O setor elétrico é o responsável por todo o circuito de produção de eletricidade, desde o seu início até ao consumo em cada uma das nossas casas, por exemplo. Todo o ciclo de produção de energia neste setor envolve as seguintes etapas:

• Geração . A primeira etapa, logicamente, consiste em obter energia elétrica pelos meios disponíveis, em qualquer um dos tipos de usinas existentes.
• Transformação . Uma vez obtida a eletricidade, normalmente ela é submetida a um processo de transformação que a prepara para o transporte ao longo da rede elétrica, uma vez que a eletricidade, ao contrário de outros produtos e mercadorias, não pode ser armazenada para consumo posterior, mas deve ser transmitida imediatamente.

Isso é feito pelas chamadas subestações ou usinas transformadoras, localizadas no entorno das usinas, e também pelos centros de transformação, próximos às populações consumidoras, pois sua missão é modular a tensão elétrica para tornar a eletricidade transportável (alta tensão ) e consumíveis (baixa tensão).

• Distribuição . A eletricidade deve finalmente ser fornecida para nossas casas ou para as indústrias que a consomem por meio de uma rede de fiação conhecida como linhas de força, que geralmente é administrada por diferentes empresas de distribuição e comercialização de energia.
• Consumo . Por fim, cada família consumidora ou planta industrial possui uma instalação de link, que liga as redes de distribuição às instalações internas, permitindo que a energia esteja presente onde precisamos.

Tipos de geração de eletricidade

A geração de eletricidade é classificada, normalmente, pelo tipo de usina em que é produzida, ou o que for igual, de acordo com o procedimento específico utilizado para, como explicamos antes, mobilizar a turbina para girar a bobina que por sua vez. o tempo gera eletricidade. Assim, temos:

• Energia termoelétrica a partir de combustíveis fósseis . As termelétricas são aquelas que produzem eletricidade a partir da energia térmica, fervendo grandes quantidades de água, ou de forma semelhante aquecendo outros gases, graças à combustão de diversos materiais orgânicos (carvão, óleo , gás natural ou outros combustíveis fósseis) em uma caldeira interna. Nestes casos, o gás em expansão é o responsável pela mobilização da turbina, sendo então resfriado para poder repetir o ciclo.
• Energia termonuclear . O princípio de funcionamento da energia termonuclear não é diferente daquele da energia termoelétrica, com a exceção de que o calor necessário para girar as turbinas é obtido por meio de vários processos químicos de fissão de átomos pesados, ou seja, pelo bombardeio das partículas com partículas. núcleos de certos elementos , para forçá-los a se tornarem elementos mais leves e liberar uma quantidade imensa de energia. Nessas usinas, conhecidas como reatores, a mesma lógica da bomba atômica é seguida , mas aplicada para fins pacíficos. A desvantagem é que ele produz lixo radioativo difícil de manusear e altamente tóxico.
• Energia geotérmica . Novamente, neste caso, o funcionamento da usina obedece ao modelo termelétrico, mas sem a necessidade de combustíveis ou caldeiras, uma vez que é aproveitado o calor interno da crosta terrestre . Para isso, é necessária uma localização tectônica adequada, ou seja, uma área com atividade tectônica que permita que a água seja despejada nas profundezas da terra e aproveite o vapor resultante para mobilizar as turbinas elétricas.
• Energia solar térmica . Semelhante aos casos anteriores, esse tipo de usina aproveita a luz solar , focalizando-a e concentrando-a por meio de um complexo sistema de espelhos, para aquecer líquidos a temperaturas entre 300 e 1000 ° C, e assim iniciar o processo de geração termelétrica.
• Energia fotovoltaica . Esse tipo de energia também é obtido aproveitando a luz solar, mas em um sentido diferente: por meio de grandes campos de células fotovoltaicas, formadas por diodos sensíveis à luz solar, que geram pequenos diferenciais de potencial em suas extremidades. Grandes localizações desses painéis solares são necessárias para gerar eletricidade, mas ao mesmo tempo isso é feito sem exigir matéria-prima e sem poluir muito o meio ambiente .
• Energia hidrelétrica . Nesse caso, as turbinas elétricas da usina geradora não são movidas pela ação do calor, mas aproveitando a energia mecânica de uma cachoeira. Por isso, para isso, é necessária uma topografia específica, como cachoeiras, cachoeiras, rios caudalosos ou corpos d’água onde podem ser implantados diques ou represas . Além da modificação brutal desses corpos d’água e de seus próprios ecossistemas , é uma forma de energia limpa , barata e segura.
• Energia das marés ou das ondas . É o nome dado às usinas para obtenção de energia elétrica das marés ou ondas do mar, por meio de instalações costeiras que, por meio de dispositivos flutuantes, aproveitam o impulso da água para mobilizar as turbinas. No entanto, eles não são formas muito poderosas e não muito lucrativas de obter energia, pelo menos por enquanto.
• Energia eólica . Se nos casos anteriores se aproveitou o movimento natural da água, nas usinas eólicas aproveita-se a força do vento, principalmente em regiões onde ele sopra constantemente, como as zonas costeiras, as grandes planícies ou semelhantes. Para isso, estão disponíveis campos inteiros de hélices gigantes, sensíveis à passagem do vento, que ao se moverem transmitem energia mecânica para uma turbina elétrica. É uma forma de produção de eletricidade relativamente barata e segura, mas infelizmente não muito potente e com um custo significativo em termos de paisagismo.

Energia renovável

A obtenção de energia elétrica é um processo complexo e de alto impacto ambiental , principalmente em suas variantes tradicionais, como o combustível fóssil. Além disso, nestes últimos casos, o combustível disponível tem reservas limitadas, uma vez que o carvão e o petróleo têm uma origem geológica muito lenta e prolongada, o que não nos permite repor os estoques planetários no mesmo ritmo em que os estamos consumindo.

Por isso, muitos dos esforços do setor energético são investidos na busca de possíveis fontes renováveis , ou no aprimoramento das já existentes, como a energia solar, hidrelétrica e geotérmica.

No entanto, as grandes esperanças da humanidade em matéria de energia apontam para a possibilidade da fusão atômica como uma fonte de energia segura, confiável, não poluente e renovável: átomos de hidrogênio, o elemento mais abundante no universo , são tomados e fundidos para gerar enormes quantidades de energia, assim como acontece nos corações das estrelas no espaço.

Infelizmente, tal tecnologia ainda está longe de nosso alcance, então a humanidade terá que se esforçar mais para adaptar seu consumo de energia às possibilidades do mundo, ou correrá o risco de estragá-lo completamente em nosso desejo por uma energia elétrica infinita.

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