O setor industrial utiliza energia de diferentes maneiras. Todo produto em que confiamos, da gasolina até comida, prédios, máquinas e dispositivos, consome energia para ser produzido. A utilização de energia na indústria afeta cada um dos cidadãos diretamente através do custo de bens e serviços, a qualidade dos produtos manufaturados, a força da economia e a disponibilidade de empregos.
As fontes de energia são qualificadas como não renováveis caso não possam ser reabastecidas em um curto período de tempo. Já as fontes de energia renováveis podem ser reabastecidas naturalmente em um breve período.
Os principais tipos de energia limpa são:
A energia renovável tem um rol importante na redução das emissões de gases de efeito invernadouro. Quando são utilizadas fontes de energia renovável, a demanda de combustíveis fósseis é reduzida. diferente dos combustíveis fósseis, as fontes de energia renovável, sem ser a biomassa (hidráulica, eólica, oceânica e solar), não emitem diretamente gases de efeito invernadouro.
A energia do Sol é um tipo de energia renovável praticamente inesgotável.
Pela situação geográfica do Brasil, a incidência dos raios solares é mais vertical. Assim, os índices de irradiação são elevados em grande parte do território nacional. Além disso, a proximidade à linha do equador faz com que mesmo no inverno existam níveis de irradiação altos.
A energia solar tem duas tecnologias de geração:
. Fotovoltaica
Consiste na conversão direta da luz em eletricidade e tem como base o efeito fotovoltaico.
O efeito fotovoltaico, pode ser descrito como o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor (maiormente silício), produzida pela absorção da luz.
Para a geração de energia a partir desse efeito é preciso uma célula fotovoltaica, que basicamente, capta os fotões e os converte em corrente elétrica.
Varias células formam módulos que, associados em série e paralelo, permitem obter a tensão e a corrente desejadas. como a geração é feita em corrente contínua (CC), geralmente é necessário usar um inversor que a transforme em corrente alternada (CA), o que permite utilizá-la em aplicações convencionais.
A principal desvantagem é que qualquer variação na irradiação do Sol afeta diretamente o processo fotovoltaico.
. Heliotérmica
Nessa forma de geração um fluido é aquecido pela energia do Sol para produzir vapor e é denominada de geração termelétrica.
No processo heliotérmico a energia solar é convertida em primeiro lugar em energia térmica para depois ser transformada em eletricidade. O primeiro passo consiste na utilização de espelhos que concentram a irradiação do Sol em um ponto focal, por onde passa um fluido absorvedor. Assim, esses fluidos já aquecidos são expandidos diretamente na turbina ou são utilizados para aquecer um outro fluido que será expandido.
A presença de uma fase térmica no processo de geração heliotérmico permite estender o funcionamento da planta após o anoitecer e durante períodos de baixa irradiação solar.
Essa capacidade de armazenamento distingue a geração heliotérmica da fotovoltaica.
Ainda é possível a queima de combustível suplementar, garantindo assim a operação das plantas em tempo integral.
O aquecimento desigual das superfícies da terra pelo Sol provoca o vento, assim, podemos afirmar que a energia eólica é mais uma forma da energia solar. Somente algumas regiões do planeta tem ventos adequados para serem explorados, e só uma parte deles está a uma altura aproveitável (até 200 m da superfície) de maneira prática.
Quando o ar está em movimento, como todo fluido, possui uma energia que pode ser aproveitada. Na geração eólica, a energia cinética pode ser transformada em elétrica quando o vento move as pás de um aerogerador.
Mesmo que sempre há energia disponível no vento, nem sempre pode ser aproveitada para conversão em eletricidade. Existe uma velocidade mínima que permite produzir eletricidade e outra máxima que evita danos na estrutura.
Os aerogeradores são compostos por três elementos fundamentais: o rotor, o eixo e o gerador. O rotor é responsável por capturar a energia contida no vento, o eixo transfere a energia captada pelo rotor, e o gerador converte a energia mecânica em elétrica.
As regiões onde existe maior disponibilidade e qualidade do vento são as costeiras e as montanhosas.
O “Atlas do Levantamento Preliminar do Potencial Eólico Nacional”, publicado em 1979, já apontava o litoral do Nordeste e a região do arquipélago de Fernando de Noronha como locais muito promissores para aproveitar o potencial do vento.
Nos últimos anos, o aproveitamento da energia eólica tem ganhado cada vez mais espaço na matriz elétrica nacional.
Esse tipo de geração de eletricidade se apresenta como uma das opções mais competitivas dentre as que não emitem gases de efeito estufa. Entre outros benefícios, é basicamente uma fonte limpa, renovável, com um custo bastante competitivo e permite o uso do solo com outros usos, como a agricultura e a criação de gado.
É um tipo de energia que tem origem na energia potencial gravitacional e na irradiação solar. O sol e a força da gravidade são responsáveis pelo ciclo da água: evaporação, condensação e precipitação. As usinas hidrelétricas aproveitam o potencial energético proveniente do desnível entre diferentes volumes de água, que é gerado pelo relevo da superfície da Terra.
Basicamente, uma usina hidrelétrica é composta de: barragem, sistemas de captação e adução de água, casa de força e vertedouros.
A função da barragem é interromper o curso natural do rio, dando lugar a um reservatório (lago artificial), e proporcionar assim o desnível de água (queda) que provoca um potencial energético.
Por meio de túneis ou canais a água que foi captada no reservatório é levada até a casa de força, onde estão as turbinas.
São elas os equipamentos responsáveis por realizar a transformação da energia potencial hidráulica em potência mecânica de eixo, que alimentará o gerador para obter energia elétrica.
Devido ao grande potencial hidrelétrico do país, a hidreletricidade é a fonte fundamental de geração do sistema elétrico brasileiro.
Após a geração a água fica disponível para outros usos, o que torna a hidreletricidade uma fonte economicamente competitiva e com baixo custo operativo quando comparada a outras fontes.
Podemos considerar o oceano como um grande reservatório de energia térmica e mecânica, mas com o desenvolvimento tecnológico atual só a energia mecânica pode ser aproveitada eficientemente.
Devido às suas características é uma fonte que pode ter uma grande representatividade na matriz energética mundial. Um fator importante é a proximidade entre os potenciais centros de geração e de consumo, o que minimizaria as perdas.
Em função da origem existem vários tipos de geração oceânica:
Atualmente o desenvolvimento desse tipo de geração no Brasil é bastante restrito.
. Energia das Ondas
Como consequência da transferência de energia dos ventos sobre a superfície oceânica aparecem as ondas do mar. Assim, a energia contida nas ondas é mais uma forma de energia solar.
As vastas áreas de mar territorial e as extensas costas do Brasil são excelentes condições naturais para aproveitar os recursos energéticos do mar.
Os dispositivos para seu aproveitamento são diversos e podem estar situados na linha de costa, em regiões de águas rasas e em regiões oceânicas.
Uma das primeiras concepções foi utilizar uma coluna de água em uma estrutura parcialmente submersa com certa quantidade de ar dentro. Assim, a passagem da onda gera a elevação e diminuição da coluna de água dentro da câmara, deslocando o ar por uma turbina e gerando energia elétrica.
Existem também equipamentos para gerar energia elétrica mediante a atenuação das ondas, eles flutuam e são colocados perpendicularmente à frente da onda. Quando a onda do mar passa por eles gera energia mecânica através de um movimento vertical e horizontal no equipamento que posteriormente é convertido em energia elétrica.
Cabe destacar que a primeira “Usina de Ondas” da America Latina foi desenvolvida no Brasil pela COPPE/UFRJ e instalada no Porto do PECEM em Fortaleza (CE). Ela capta o movimento vertical das ondas e, por meio de pistões hidráulicos que pressurizam água num circuito fechado, movimentam uma turbina de 50 kW em cada módulo.
. Energia das Marés
Nesse tipo de geração de energia, assim como numa hidrelétrica convencional, a transformação acontece quando a água passa por uma turbina. Dessa maneira, a energia potencial proveniente da variação de nível da água é aproveitada. Uma grande vantagem das usinas de marés é que podem gerar energia na maré vazante e na maré enchente.
Geralmente, as usinas maremotrizes são construídas em locais da zona costeira onde existe uma amplitude de maré elevada.
. Energia das Correntes
Comumente as correntes marinhas de maior velocidade, associadas à maré, podem ser aproveitadas para gerar energia. A tecnologia utilizada para transformar energia cinética em elétrica é muito parecida com a da geração eólica.
Para captar este tipo de energia e transformá-la em eletricidade existem diversas tecnologias, e as mais comuns utilizam rotores com eixo horizontal/vertical, que são movimentados pela passagem da água.
Esses equipamentos podem funcionar em uma única profundidade ou ter a possibilidade de serem regulados verticalmente para conseguir captar a corrente de maior velocidade na coluna de água.
. Gradiente de Temperatura
Na geração por Gradiente de Temperatura, a eletricidade é obtida através da diferença de energia térmica entre as diferentes camadas dos oceanos (superficiais e mais profundas).
Devido à baixa variação de temperatura, são utilizadas turbinas de baixa pressão e alta eficiência.
. Gradiente de salinidade
O gradiente de pressão osmótica entre a água doce e a água marinha, por causa da diferença de salinidade, pode gerar energia elétrica. Quando a água doce atravessa uma membrana semipermeável, o fluxo na câmara de água salgada é intensificado e eleva a pressão da saída de água. Uma turbina hidráulica capta o aumento e promove a movimentação do rotor que acaba gerando energia elétrica.
A biomassa é o material orgânico que vem das plantas e dos animais, e é uma fonte de energia renovável. Ela contém energia do Sol retida.
As plantas absorvem a energia do Sol num processo chamado fotossínteses. Quando a biomassa é queimada, a energia química nela é liberada na forma de calor.
A biomassa pode ser queimada diretamente ou convertida em bicombustíveis líquidos/biogás, que são queimados como combustíveis.
Por meio de tecnologias que utilizam ciclos termodinâmicos, é realizada a conversão de energia
química contida na biomassa em outro tipo de energia, principalmente elétrica.
O bagaço de cana de açúcar é a biomassa mais utilizada para gerar eletricidade no Brasil, devido à quantidade e economicidade, pois sua disponibilidade é decorrente da produção de açúcar e etanol.
Também é possível aproveitar os resíduos agropecuários e urbanos, alguns podem ser queimados diretamente e outros passam por um processo para gerar biogás.
Assim, o aproveitamento energético da biomassa tem duas funções: otimizar o processo produtivo agrícola e minimizar a disposição de resíduos no meio ambiente.
A respeito da emissão de gases de efeito estufa, considera-se a biomassa uma fonte benéfica porque estima-se que a quantidade de CO2 emitida durante a combustão é similar à que foi absorvida da atmosfera durante fotossíntese da planta.
* Baseado no livro “Energia Renovável”, Mauricio Tiomno Tolmasquim, Empresa de Pesquisa Elétrica.
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