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terça-feira, 3 de dezembro de 2013

Energia Eólica no Brasil


O Vento é simplesmente a deslocação do ar. A origem do vento é complexa e deve-se às diferenças de temperatira da Terra, aquecida pelo Sol desproporcionadamente e também pelas zonas àridas e deseryas aquecerem (e arreferecerm) mais rapidamente que os oceanos e mares.
Estas diferenças de aquecimento, as passagens de frio para quente e vice versa, proporcionam um sistema de conversão atmosférica que se estende desde a superfície terrestre até à estratosfera.

energia cinética do vento pode ser convertida noutras formas de energia: mecânica ou eléctrica.
A energia do vento é ampla, renovável, largamente distribuida, limpa e ajuda a combater o efeito de estufa, se usada para substituir os a electricidade derivada dos combustiveis fósseis.


História do vento como fonte de energia

Desde os tempos antigos que a energia do vento tem sido utilizada. Há mais de 5000 anos atrás, os antigos Egípcios usavam o vento para navegar os seus barcos no Rio Nilo.
Mais tarde, na zona da Persoa (Irão), forma construídos moínhos de vento para moer o milho e outros cereais e são estes os moinhos mais antigos que há memória.
Séculos mais tarde, os holandeses melhoraram o design dos moínhos persas e deram-lhes umas lâminas em jeito de hálice feitas de pano, semelhante ao usado nas velas das embarcações. A Holanda há muito que é famosa pelos seus moinhos de vento característicos.

Um pouco por todo o mundo, os moinhos eram usados para moer cereais, bombear água e cortar lenha em serrações. Na América, o seu uso estendeu-se até aos anos 20, sendo os moinhos de vento utilizados inclusivé para produzir electricidade nas zonas rurais, onde ainda não chegava o serviço.
Quando as linhas eléctícas chegaram a essas zonas rurais, por volta de 1930, os moinhos cairão em desuso, apesar de ainda poderem ser vistos nalguns ranchos do oeste.

A crise do petróleo dos anos 70 mudou o panorama energético mundial. Criou interesse em fontes de energia alternativas, abrindo novamente o caminho para a energia eólica na produção de electricidade.

Como se transforma vento em energia?

energiaeolica2.jpg



O vento faz girar as pás do gerador eólico. O aparelho é chamado de gerador ou turbina e não moinho porque este ultimo era usado para moer. Já os mais recentes usam-se para gerar energia eléctrica. São feitos grandes parques eólicos com dezenas ou centenas de geradores que produzem um zumbido caracteristico.

A conversão em energia é feita através da rotação das pás que ligadas a um gerador, produzem a electricidade. Se o vento for forte, existe um mecanismo que actua como travão e impede que as pás girem demasiado depressa, evitando eventuais danos.

Quando efectivamente não há vento, outro tipo de energias terão de ser utilizadas para gerar electricidade.

Para um gerador eólico trabalhar de forma eficiente, o vento precisa atingir velocidades entre os 18 e os 21 km/h. Só a estas velocidades o vento tem força para conseguir girar as pás para gerar energia. Cada turbina gera entre 50 e 300 kilowatts de electricidade. Com um gerador eólico pode acender-se 3000 lâmpadas de 100 watts cafa, o que são muitas lâmpadas.


Energia do Vento

Uns estimados 1% a 3% da energia solar que chega à Terra é convertida em energia do vento. Isto é 50 a 100 vezes mais energia do que a convertida em biomassa por todas as plantas na Terra pela fotosíntese.
A maior parte desta energia eólica encontra-se a grandes altitudes, onde os ventos atingem uns constantes 160 km/h. Eventualmente, esta energia do vento é convertida em calor, através de fricção, pela Terra e atmosfera.

TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO – TURBINAS EÓLICAS

energia eólica é uma forma indireta de obtenção de energia do sol, uma vez que os ventos são gerados pelo aquecimento desigual da superfície da terra pelos raios solares. Em outros termos, a energia eólica é a energia do movimento (cinética) das correntes de ar que circulam na atmosfera.
A geração de energia elétrica ou mecânica (em moinhos ou cataventos para a realização de trabalhos mecânicos como o bombeamento da água) através dos ventos se dá pela conversão da energia cinética  de translação pela energia cinética de rotação através do emprego de turbinas eólicas, quando o objetivo é gerar eletricidade, ou moinho e cataventos, quando o objetivo é a realização de trabalhos mecânicos.


A energia eólica é uma forma de obtenção de energia de fontes totalmente renovável e limpa, não produz qualquer tipo de poluente. Sendo por isso, umas das principais apostas no campo das fontes renováveis de energia.

Sua exploração comercial teve início há mais ou menos na década de 70 quando ocorreu a crise do petróleo e os países europeus começaram a investir em outras formas de energia. No Brasil, o custo da geração de energia através dos ventos é de cerca de US$70 a US$80 por MWh, o que a torna competitiva com a energia nuclearr e termoelétrica. Só no nordeste brasileiro potencial eólico existente é de 6.000 MW, sendo a região brasileira que apresenta o maior potencial. Até 2003 a Aneel havia registrado cerca de 92 empreendimentos não iniciados para ao aproveitamento de energia eólica que agregariam 6.500 MW a produção nacional de energia elétrica
O único ponto fraco das turbinas que geram energia através dos ventos é a poluição sonora e a poluição visual. Esta última é menos impactante, e depende mais do ponto de vista particular de cada um. Mas a poluição sonora gerada pelas turbinas, de acordo com a especificação do equipamento, pode inviabilizar a construção destes sistemas muito próximos de regiões habitadas por causar desconforto aos moradores. Entretanto, existem modelos aerogeradores de hélices de alta velocidade que produzem menor ruído e são até mais eficientes que os modelos de turbinas de múltiplas pás, mais barulhentos.

Os países que mais geram energia eólica:
1º -  China (62,7 mil megawatts)
2º -  Estados Unidos (46,9 mil megawatts)
3º -  Alemanha (29 mil megawatts)
4º -  Espanha (21,6 mil megawatts)
5º -  Índia (16 mil megawatts)
6º -  França (6,8 mil megawatts)
7º -  Itália (6,7 mil megawatts)
8º -  Reino Unido (6,5 mil megawatts)
9º -  Canadá (5,2 mil megawatts)
10º- Portugal (4 mil megawatts)
Você sabia?
- Regiões com ventos frequentes de 15 km/h são ideais para a instalação de aerogeradores.
- A geração de energia eólica no mundo aumentou cerca de 1000% nos últimos dez anos.
- Até o final de 2013, o mundo produzirá cerca de 300 GW de energia elétrica através de usinas eólicas.
- No dia 15 de junho é comemorado o Dia Mundial do Vento.

segunda-feira, 2 de dezembro de 2013

Energia Hídrica

Vídeo energia hidraulica:
http://www.youtube.com/watch?v=K6ahOC1CDbY#t=155

Energia Hídrica



A energia hídrica é a energia renovável que já é utilizada há muitos anos. As civilizações antigas aproveitavam o relevo dos solos para utilizar a água na agricultura, em terrenos de regadio. Os romanos começaram a utilizar a água numa espécie de sistemas hidráulicos para a moagem dos cereais, ao longo dos anos esses sistemas vieram a ter uma grande utilização.

No século XX, a energia hídrica foi e é utilizada
para a produção de energia eléctrica.

Esta energia alternativa, a energia hídrica resulta da água dos rios em movimento, águas essas que vão em direcção ao mar e que para além de conduzirem a água das nascentes captam a água das chuvas. O movimento ou queda dessas águas das chuvas contém energia cinética que pode ser aproveitada para produzir energia.

Hoje em dia a finalidade de energia hídrica é a produção de energia eléctrica nas chamadas centrais hidroeléctricas.
Barragem da Aguiera


Transformar em Energia

Ao longo de muitos anos, nos moinhos o movimento da água era muito utilizado para a produção de cereais. O movimento da água fazia mover placas de madeira que estavam ligadas à mó. A mó rodava e moía os cereais transformando-os em farinha. Actualmente o movimento da água é usado para produzir energia eléctrica.

Normalmente constroem-se barragens, ou seja, constroem-se reservatórios que acumulam e que param os cursos de água. Noutros casos, existem reservatórios que deixam passar os cursos de água mas fazendo com que passem por uma turbina de forma a produzir energia eléctrica.

Quando se abrem as comportas da barragem, a água passa por umas lâminas na turbina fazendo-a girar, a partir dessa rotação o gerador ligado a essa turbina gere, ou seja, transforma a energia mecânica em energia eléctrica.


Aquecedor Solar Tubos a Vácuo de Alta Pressão.

Aquecedor Solar Tubos a Vácuo de Alta Pressão.
http://www.astrorei.com/produtos/tubos-a-vacuo-alta-pressao/imagem2.jpghttp://www.astrorei.com/produtos/tubos-a-vacuo-alta-pressao/imagem3.jpg
Painel flat com tubos à vácuo, protegido com vidro plano.
Princípio de funcionamento do equipamento:
Detalhes construtivos:
http://www.astrorei.com/produtos/tubos-a-vacuo-alta-pressao/imagem1.jpg
O tubo vácuo absorve a radiação solar e converte-a em energia térmica, em seguida o calor é transferido através do tubo de cobre interno. O líquido aquecido, em seguida, circula através da bomba de circulação e aquece a água do tanque.
Características do equipamento:
Suporta a pressão de trabalho, livre do problema de giadas no inverno.
Fácil de ser montado, pode combinar perfeitamente com a arquitetura.
Filme revestido com  a  melhor absorção de calor.
Ganha o certificado CE ao cumprir norma da EN12975.
Especificações técnicas:
Comprimento
1800MM
Estrutura
vidro-vidro
Diâmetro de tubo exterior
58±0.7MM
Espessura de tubo de vidro exterior
1.8±0.15MM
Sintonizador de diâmetro interno
47±0.7MM
Espessura de tubo de vidro interior
1.6±0.15MM
Material
Vidro Borosilicato 3.3
Camada de filme
AIN/SS-AIN/CU
Grau de vácuo
P=5.0X10-4
Max. de temperatura
270?~300?
Perda de energia térmica
=0.6W/(??)
Pressão classificados
0.6pa
Coletor solar a vácuo
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Vakuumroehrenkollektor_01.jpg/220px-Vakuumroehrenkollektor_01.jpg
Um coletor solar a vácuo.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/47/Evacuated_tube_collector.gif/220px-Evacuated_tube_collector.gif
Coletor solar a vácuo em corte. Note que os tubos é que possuem a camada absorvedora, e no lugar da placa absorvedora do modelo comum há neste uma placa refletora.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1a/Capteur_a_tubes_sous_vide_002.jpg/220px-Capteur_a_tubes_sous_vide_002.jpg
Detalhe de um coletor solar a vácuo onde se observam os tubos absorvedores.
A tecnologia de aquecimento solar para água evoluiu a partir dos meados de 1995, quando na Alemanha foram desenvolvidos os coletores solares em forma tubular com sistema de isolamento térmico a vácuo.
O  aquecedor solar a vácuo recebe este nome devido ao isolamento térmico existente em seus coletores solares. São coletores compostos basicamente por dois tubos concêntricos, um interno ao outro, unidos em suas extremidades e retirado entre suas paredes todos os gases existentes, formando desta forma um vácuo, que é o melhor isolante térmico existente, mas devido à grande dificuldade para obter-se e manter condições de vácuo, é empregado em muito poucas ocasiões, limitadas em escala.
Aliado ao isolamento térmico a vácuo temos ainda o fato de que os coletores são confeccionados em vidro borossilicato temperado que possuem capacidade de absorção da energia solar de até 96%, quase 3X superior aos vidros convencionais, possuem formato tubular que converge e amplia os raios solares para o seu interior recebendo ainda radiação solar perpendicular na maior parte do dia.
Devido a sua grande eficiência em isolamento térmico e enorme absorção da energia solar incidente, existem coletores Solares a Vácuo que atingem temperaturas de até 350ºC e aquecem a água à temperatura de 100ºC.
Existem diversas variações da tecnologia e diversos fabricantes de tubos a vácuo, os modelos mais comuns comercializados no Brasil são os tubos de 47X1500mm e 58X1800mm, as empresas mais especializadas no ramo oferecem ainda medidas de 58X2100mm e 70X1700mm, variação na pintura seletiva interna dos tubos e ainda material absorvedor e potencializador interno aos tubos como barras lacradas ou tubos de cobre.
A tecnologia de aquecimento solar a vácuo é o único meio de utilização da energia solar térmica em muitos locais do mundo onde as temperaturas são sempre muito baixas, muitas vezes abaixo de 0ºC, principalmente no hemisfério Norte.
Exemplo de Instalação para aquecimento de piscina.
http://www.astrorei.com/produtos/tubos-a-vacuo-alta-pressao/imagem5.jpg

RECOMENDAÇÕES PARA INSTALAÇÃO
É fundamental para ter o máximo de aproveitamento em uma instalação por energia solar, que o posicionamento e o ângulo de inclinação dos coletores sejam respeitados de acordo com as regiões onde serão instalados.
A inclinação dos coletores solares varia de acordo com a latitude do ponto de instalação, sendo que devemos sempre considerar os fatores de inverno para um perfeito rendimento, para melhor exemplificar, segue um quadro com dimensões dos coletores, ângulo correto de inclinação, latitude e horas médio de insolação anual.




LAT


REGIÃO
INCLINAÇÃO RECOMENDADA
Horas de Sol /Ano
ÂNGULO
RECOM.
Mod 1,50
Mod. 2,00
Mod 3,00
Altura
Altura
Altura
32
PELOTAS
42
1,00
1,35
2,10
2.000 h.
28
FLORIANÓPOLIS
38
0,92
1,23
1,95
2.100 h.
25
CURITIBA
35
0,85
1,15
1,80
2.000 h.
24
PONTA GROSSA
34
0,83
1,13
1,77
2.300 h.
23
RIO / SÃO PAULO
33
0,80
1,10
1,75
2.000 h.
17
GOIANIA
27
0,68
0,90
1,45
2.500 h.
15
BRASÍLIA
25
0,63
0,85
1,30
2.500 h.

Gerador Eólico caseiro.

Aqui vamos explicar como construir um gerador eólico caseiro aproveitando velhos objetos:

A energia produzida pelo vento é um recurso energético natural que pode ser aproveitado com um investimento reduzido, é especialmente rentável em locais com muito vento. Um gerador eólico caseiro é algo possível de fazer sem custos muito elevados.

As diferenças de pressão atmosférica causadas pelo aquecimento diferencial terrestre provocam deslocação de massas de ar (vento), a deslocação destas massas de ar é influenciada pelas condições atmosféricas (intensidade e direção) por obstáculos e condições do solo. O aproveitamento da energia cinética do vento é efetuado através de turbinas eólicas acopladas a geradores. A este conjunto turbina-gerador é habitualmente chamado Aero gerador. Existem vários tipos de turbinas eólicas cujas diferenças incidem essencialmente na direção do eixo de rotação (vertical e horizontal), forma e número de pás que constituem o rotor.

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Quando exposto a vento suficiente, um aero gerador produz corrente alternada (CA). Depois de retificada (CC) esta corrente é usada para carregar de baterias e posteriormente convertida em corrente alterna. Todos os aero geradores vêm com o seu próprio sistema de controle de carga (A, B).

Tal como a energia solar a energia eólica é uma energia limpa, a sua inclusão em áreas ventosas em ambientes domésticos pode rapidamente trazer o retorno do investimento efetuado. Pode funcionar em simultâneo com módulos energéticos solares. O seu funcionamento não difere substancialmente, a energia captada por um aero gerador carrega um conjunto de baterias.


Produção de energia


A energia cinética, resultante das deslocações de massas de ar, pode ser transformada em:

- energia mecânica através de aero motores;

- energia eléctrica através de turbinas eólicas ou aero geradores.

A potência mecânica disponível (P) numa turbina depende grandemente (fator cúbico) da velocidade do caudal de ar que passa através dela, o que faz com que o interesse e o aproveitamento deste recurso variem muito com a intensidade e a direção do vento.

A potência do vento que passa perpendicularmente através de uma área circular
P = 1/2 rv3 pr2

Onde:

P= potência média do vento em Watts [W]
r(rho) = densidade do ar seco = 1,225 kg/m3 (PTN)
v= velocidade média do vento [m/s]
p (pi) = 3.1415926535...
r = raio do rotor em m [metros]
A eficiência do vento em relação à energia eléctrica produzida pode ser calculada neste simples programa.

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Posso eu mesmo construir um gerador eólico caseiro ?
Sim.

Para construir um gerador eólica existem algumas questões que se deve ter atenção

O local onde vou instalar o aero gerador tem vento suficiente?
A maioria das pessoas tem a noção que vivem em locais ventosos, no entanto a maior parte das áreas residências não é adequada para a produção de energia a partir do vento. As árvores e os edifícios diminuem a velocidade do vento, criam zonas de turbulência que podem ser destrutivas.

Os locais abertos ou zonas junto ao litoral podem ser apropriados para colocar as turbinas. Uma torre alta pode ser útil e aumentar a rentabilidade da instalação, não esquecer que a turbina pode ter alguns efeitos nas áreas circundantes, os seus vizinhos podem não partilhar o seu entusiasmo, mas pode partilhar com eles a energia produzida e o trabalho de colocação, certamente os resultados vão ser diferentes.

Que tamanho de turbina necessita?
As turbinas eólicas funcionam com o ar fino, assim necessitam de ter dimensões elevadas para produzir potencias considerável. Para alimentar energeticamente uma casa média as dimensões das pás necessitam de 5 metros de ponta a ponta. Um diâmetro de 2 metros pode produzir anualmente 500 Kwh.

Que tipo de gerador devo usar ?
A maioria dos aero geradores pequenos são usados para carregar baterias que posteriormente vão colocar essa energia eléctrica transformada no sector normal de 220V. A escolha obvia para um aero gerador caseiro será o alternador de um veículo automóvel. Mas a utilização de um alternador tem alguns inconvenientes, o dispositivo funciona apenas com uma rotação elevada +/- 2000RPM a velocidade das pás raramente ultrapassa as 100RPM, existe assim a necessidade de multiplicar mecanicamente este diferencial. Neste processo existem perdas significativas. Em aero geradores instalados a baixa altitude (em relação ao solo) existe um pequeno aproveitamento energético, existe a necessidade de ter um gerador com uma eficiência muito boa para ter aproveitamento.

Quase todos os aero geradores pequenos de fabrico comercial usam geradores com ímãs permanentes que não são fáceis de construir. O gerador é o componente fundamental para o êxito ou fracasso do projeto. Contenha o entusiasmo, mas não desanime existem sempre soluções.

Brevemente vamos colocar aqui como aproveitar motores de CC em geradores

Posso eu mesmo construir as pás das turbinas?
Sim, vamos colocar aqui alguns processos para construção das pás das turbinas, algumas mais sofisticadas em fibra outras utilizando materiais comuns usando simples tubos de polietileno.

Não esquecer que no caso de produção de energia em excesso a EDP é obrigada a comprar essa energia produzida, se tem vento e espaço pense nisso.

Construir um pequeno aero gerador caseiro

Um circuito mais complexo, mas com aproveitamento energético, vamos aproveitar um motor de vídeo gravador.

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Vamos aproveitar o circuito de três fases existente nos servo motores dos vídeos e fazer a sua ligação a díodos em ponte.

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Cada enrolamento de cada fase tem a mesma resistência, aproximadamente 4 ohm, verifique com o multímetro se os enrolamentos têm todos o mesmo valor.

Agora vamos construir as pás da turbina. Vamos para isso utilizar réguas de madeira ou metálicas preferencialmente de alumínio.

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Suporte as pás de modo a obter o máximo rendimento do vento fazendo o centro da turbina com esta forma.

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Obtemos um conjunto que pode ser utilizado para produzir energia.

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Nesta foto já com o motor incorporado

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