Fontes Alternativas de Energia - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)
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Brigadeiro6 de Março de 2013

Fontes Alternativas de Energia - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)

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Apostilas e exercicios de Física sobre o estudo das Fontes Alternativas de Energia, principais fontes de energia, funcionalidade, lâmpada de energia solar.
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Energia Alternativa

A Energia pode ser definida como a capacidade de trabalho de uma corrente elétrica. Como toda Energia, a energia elétrica é a propriedade de um sistema elétrico que permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de várias formas. O que chamamos de “eletricidade” pode ser entendido como Energia Elétrica, fenômeno descrito a eletricidade realiza trabalho por meio de cargas elétricas.

A Energia também pode ser transformada por meio de equipamentos em outras formas de energia, como por exemplo, energia térmica por efeito Joule. Que é definido como sendo o fenômeno onde um condutor é percorrido por corrente elétrica transformando Energia Elétrica em Energia Térmica (calor). Fenômeno estudado por James Prescott Joule (1818-1889).

A Energia Elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis como a força das águas, dos ventos . Fontes que são subproduto da Energia Solar, já que os ventos são formados pelas correntes de convecção e a energia potencial acumulada nas quedas d’águas também é proveniente do Sol.

Uma das maneiras de se gerar Energia Elétrica acontece nas hidrelétricas, onde a energia potencial da água é utilizada para movimentar turbinas (energia mecânica) que estão ligadas a geradores. Nestes geradores a energia mecânica é transformada em Energia Elétrica em um processo próximo ao do dínamo. Isto obedecendo ao princípio de conservação de energia, ou seja, parte da energia utilizada para girar as turbinas é transformada em energia elétrica através da indução magnética.

Em nosso planeta encontramos diversos tipos de fontes de energia. Elas podem ser renováveis ou esgotáveis:

Principais fontes de energia

• Energia hidráulica – é a mais utilizada no Brasil em função da grande quantidade de rios em nosso país. A água possui um potencial energético e quando represada ele aumenta. Numa usina hidrelétrica existem turbinas que, na queda d`água, fazem funcionar um gerador elétrico,

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produzindo energia. Embora a implantação de uma usina provoque impactos ambientais, na fase de construção da represa, esta é uma fonte considerada limpa.

• Energia solar – ainda pouco explorada no mundo, em função do custo elevado de implantação, é uma fonte limpa, ou seja, não gera poluição nem impactos ambientais. A radiação solar é captada e transformada para gerar calor ou eletricidade.

Exemplo interessante colocado pelo grupo a Lâmpada abaixo recarregavel através de enregia solar.

Funcionalidade

Durante o dia ela recarrega através de energia solar , transformando em energia química e no período da noite ou ausência de luz ela acende através de uma fotocélula .

Essa lâmpada tem 18 watts . seu custo é de aproximadamente R$50, 00 a unidade importada do mercado livre . e aproximadamente R$ 450,00 no mercado nacional.

Ela é utilizada geralmente em jardins para fazer iluminação indireta , ela possui diferentes modelos , como por exemplo esta que tem modelo de pedra , sapo , e outros.Ela é utilizada para designer de arvores e plantas .

Lâmpada de energia Solar

Vantagens :

Pratica ,

Necessidade de pouco material

Fonte de energia renovável

Designe agradável

Desvantagens:

Nacional de boa qualidade o valor é elevado

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Descarte da própria lâmpada após sua vida útil

• Energia nuclear – o urânio é um elemento químico que possui muita energia. Quando o núcleo é desintegrado, uma enorme quantidade de energia é liberada. As usinas nucleares aproveitam esta energia para gerar eletricidade. Embora não produza poluentes, a quantidade de lixo nuclear é um ponto negativo.Os acidentes em usinas nucleares, embora raros, representam um grande perigo. Esse tipo de produto produz um lixo radioaivo que deve ser armazenado em lugares remotos, além de ser muito perigosa podendo causar catátrofes de grandes proporções.

• Energia geotérmica – nas camadas profundas da crosta terrestre existe um alto nível de calor. Em algumas regiões, a temperatura pode superar 5.000°C. As usinas podem utilizar este calor para acionar turbinas elétricas e gerar energia. Ainda é pouco utilizada.

• Energia gravitacional – gerada a partir do movimento das águas oceânicas nas marés. Possui um custo elevado de implantação e, por isso, é pouco utilizada. Especialistas em energia afirmam que, no futuro, esta, será uma das principais fontes de energia do planeta.

Abaixo iremos relatar um pouco mais extenso sobre a Energia de Biomassa e a Energia Eólica que será o foco do nosso Trabalho .

Biomassa

Biomassa é um termo genérico que se refere a um conjunto de recursos biologicamente renováveis, originados de matéria vegetal, que se transforma em energia útil, tal como o calor, a eletricidade e a força motriz. Possuem matéria-prima bem diversa, pois pode originar-se a partir de resíduos industriais e agrícolas, sobras de madeira de operações florestais, resquícios de plantações, cana-de-açúcar, cereais, plantas oleaginosas, etc. A biomassa é a terceira maior fonte de energia do país, ficando atrás apenas do petróleo e da energia hidrelétrica, com uma produção de cerca de 10 % do total brasileiro.

A biomassa foi, sem dúvida, o primeiro recurso energético utilizado pela humanidade. A queima de lenha foi responsável pelo fornecimento de energia desde os primórdios das civilizações, sendo utilizada principalmente nos países menos desenvolvidos. Estima-se que cerca de 10% dos fogões existentes na Terra ainda utilizem lenha como fonte de energia. Apesar

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de envolver a destruição de florestas, o cultivo controlado de árvores pode ser uma importante forma de geração de energia a custos relativamente baixo.

Vários processos podem ser utilizados na transformação da biomassa: combustão, fermentação, produção de combustíveis, gaseificação, etc.

A combustão de restos de madeira em caldeiras e fornos libera calos que pode gerar eletricidade, aproveitável nas indústrias de madeira. A fermentação é a desintegração da biomassa por uma bactéria anaeróbica para formar uma mistura de metano e dióxido de carbono; esse biogás é usado na fabricação de eletricidade. A fermentação é muito útil em indústrias: esse processo é aplicado no tratamento de efluentes. Pode-se até conseguir que o biogás atinja a qualidade do gás natural. A produção de substâncias líquidas pode ser feita pela conversão biológica de açúcares de cana e beterraba em álcool pela ação de bactérias. Pode ser conseguida também pela extração de sementes para obtenção de produtos com muita energia, como o biodiesel, ou pela conversão térmica (decomposição de matéria sem oxigênio sob temperaturas elevadas). Dependendo das condições do processo, é produzida uma mistura de combustíveis líquidos e gasosos. Esse último processo é muito usado no Brasil na produção de álcool combustível. Já a gaseificação é a conversão de biomassa em combustível gasoso; os principais produtos visados são o hidrogênio e o monóxido de carbono, que são usados tanto na geração de energia quanto na indústria química. A maioria das técnicas de gaseificação ainda está em estágio de desenvolvimento.

Outra utilização da biomassa é pela compactação de resíduos de origem agroindustrial a elevadas pressões, para a formação de briquetes. A densificação dos resíduos por esse processo de briquetagem é provocada pelo aumento da temperatura, causando a plastificação da lignina, macromolécula natural que atua como elemento aglomerante das partículas de madeira. O briquete é uma lenha de alta qualidade, devido a sua alta densidade, facilitando seu armazenamento e transporte, barateando o custo.

O bagaço de cana mostrou-se eficiente na produção de energia térmica, nas próprias usinas do setor sucroalcooleiro. A queima do bagaço fornece energia para as usinas, e a sobra, em alguns casos, é vendida para uso em termoelétrica. Segundo estudos realizados, o potencial de geração de eletricidade no Brasil a partir do bagaço está estimado em aproximadamente 4 000 MW, com as tecnologias comercialmente disponíveis. As alterações nas regras do mercado de energia elétrica podem ser atrativas para o setor sucroalcooleiro, que vem experimentando

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mudanças e acompanhando pouco a pouco o desenvolvimento tecnológico, para aumentar a produção de eletricidade.

O Proálcool (Programa Nacional do Álcool), representa o maior projeto comercial de utilização de biomassa para produção de energia no mundo, criado nas décadas de 70 e 80. O objetivo era substituir a gasolina nos veículos leves, como parte das providências adotadas pelo Governo para reduzir o impacto da alta do preço do petróleo. Os estímulos fiscais e econômicos oferecidos ao Proálcool, o interesse das indústrias automobilísticas e de bens de capital, bem como o apoio surgido com o aumento da preocupação ambiental, garantiram o sucesso do programa. A fabricação do álcool combustível cresceu rapidamente e, em 1985, os carros a álcool representavam cerca de 96% da produção nacional.

Com a redução do preço do petróleo, a partir de 1986, e por consequência da gasolina, o álcool combustível perdeu competitividade, apesar dos bons resultados do programa. A necessidade de manter o preço do álcool muito mais baixo que o da gasolina passou a exigir subsídios cada vez mais altos pra sustentar o Proálcool, cuja produção hoje é muito menor que na década de 80. A elevação dos preços internacionais do petróleo pode criar perspectivas promissoras para o álcool combustível.

Outras pesquisas envolvem a utilização de óleos de origem vegetal para a a produção de biodiesel. Sendo um recurso renovável, o uso desses óleos implica vantagens ambientais, sociais e econômicas. O Brasil dispõe de uma grande diversidade de espécies vegetais oleaginosas, das quais se pode extrair óleo para fins energéticos. Tais espécies podem ser de origem nativa, como o buriti, o babaçu e a mamona, ou de cultivo de ciclo curto, como a soja e o amendoim, ou ainda de ciclo longo ou perene, como o dendê.

Os óleos vegetais podem ser usados diretamente, ou modificados por processos químicos ou físicos. No primeiro caso podem ser queimados em motores multicombustíveis para geração de eletricidade. Já no segundo caso, são modificados por processos químicos, como a transesterificação, na qual são transformados em ésteres, gerando como subproduto a glicerina.

Experiências brasileiras e internacionais estão utilizando ésteres a partir de óleos vegetais, puros ou misturados com óleo diesel, em motores automotivos. Tais pesquisas ganharam novo impulso graças AP Programa Brasileiro de Biodiesel (Probiodiesel). A finalidade do programa é a adição do biodiesel ao diesel em níveis progressivos de mistura.

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