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Trabalhos de Educ. Tecnológica - 7º Ano

A Energia

Autores: Margarida Maria Faria Pereira

Escola: [Escola não identificada]

Data de Publicação: 31/07/2008

Resumo do Trabalho: Trabalho, realizado no âmbito da Disciplina de Educação Tecnológica, que procura apresentar os vários tipos de energias, fontes de energia, as vantagens e as desvantagens dos vários tipos de energia. Ver o Trabalho Completo

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A Energia

Objectivos

Eu, na realização deste trabalho, pretendo ficar a saber mais sobre a energia, apesar de já ter uma noção desta, desde as aulas de educação tecnológica.

Quero aprender os vários tipos de energias, energias renováveis e energias não renováveis, fontes de energia, as vantagens e as desvantagens dos vários tipos de energia e a preservação das energias não renováveis, entre muitas mais coisas.

Espero, depois da realização deste trabalho, poder aplicar os conhecimentos adquiridos em casa, na escola, na minha vida, e quem sabe, talvez, na minha profissão futura.

Desejo também tirar uma boa nota neste trabalho, e por isso vou esforçar-me para tal.

Introdução

A energia é tudo o que produz ou pode produzir acção, podendo por isso tomar as mais variadas formas: Energia mecânica, calorífica, gravítica, eléctrica, química, magnética, radiante, nuclear, etc. É tudo energias.

A energia não se cria nem se destrói, apenas se transforma, da qual o homem pode aproveitar e extrair da natureza e sem a qual não consegue viver. Durante muito tempo só o ouro e as pedras preciosas eram considerados riqueza, hoje são os recursos energéticos que determinam a riqueza dos países, mas o consumo de energias foi tão devastador, que aumentará cerca de 46% até 2010 que levará á sua existência apenas algumas dezenas de anos. Presentemente 85% de energia gasta em todo o mundo provém do petróleo e do carvão.

Tudo o que acontece à nossa volta é provocado pela energia. Olhamos por uma janela. Se for de dia, o sol dá-nos luz e calor; se for de noite, as lâmpadas usam a energia eléctrica para produzir luz. O carro que nos leva para a escola, para casa ou para o emprego é abastecido com gasolina, um derivado do petróleo. Os alimentos que comemos constituem energia que usamos para as nossas tarefas diárias. Como podemos ver a energia faz com que tudo aconteça.

Energia

A História da Energia

A história da humanidade confunde-se com a história da energia, uma vez que a primeira forma de energia utilizada pelo homem foi a do seu próprio corpo na luta pela sobrevivência num mundo onde somente os fortes sobreviviam.

A história da energia começa na pré-história quando os homens das cavernas descobriram as utilidades do fogo para a sua alimentação e protecção. Inicialmente, quando um raio incendiava a vegetação, o homem apanhava as madeiras em chamas e levava-as consigo, tentado prolongar o mais possível o período de tempo em que estas se mantinham acesas, já que ainda desconheciam a forma de fazer o fogo.

Com a descoberta do homem pré-histórico de como fazer fogo, com o atrito de pedras e madeiras, onde as fagulhas incendiavam a palha seca, começou então o domínio do homem sobre a produção de energia em seu benefício, como cozer os alimentos, aquecer as noites frias, iluminar e afastar os animais e outros grupos inimigos. Mais tarde ele usaria o fogo para fundir os minerais e forjar as armas e ferramentas de trabalho, assim como utilizar o fogo para dar resistência às peças cerâmicas que produziam.

A energia dos ventos teve papel primordial no desenvolvimento da humanidade, uma vez que tornou possível aos navegadores europeus fazerem grandes descobertas, aventurando-se nas suas caravelas movidas pela força dos ventos para navegarem pelos mares, descobrindo e colonizando novos continentes. A energia dos ventos também teve grande importância na transformação dos produtos primários através dos moinhos de vento que foram um dos primeiros processos industriais desenvolvidos pelo homem.

Porém o grande marco da utilização da energia pelo homem teve lugar durante o século XVIII, com a invenção da Máquina a Vapor, que deu início à era da Revolução Industrial na Europa, marcando definitivamente o uso e a importância da energia nos tempos modernos. As invenções da Locomotiva e dos teares mecânicos foram umas das primeiras aplicações para o uso da energia das máquinas a vapor, em seguida vieram muitas outras como os navios movidos a vapor que contribuíram significativamente para o desenvolvimento do comércio mundial.

Na 2ª metade do século XIX inicia-se a utilização das novas fontes de energia – petróleo e electricidade – que seriam as responsáveis pelo grande salto no desenvolvimento da humanidade. Actualmente, e em virtude das mudanças operadas, o homem alcançou feitos imensuráveis.

A Energia é…

…um recurso imprescindível para que possa existir vida no nosso planeta. Precisamos da energia para nos movermos, para comunicarmos, para assegurar a iluminação e o conforto térmico nas nossas casas, entre muitas, muitas outras coisas.

Qualquer acção que implique, por exemplo, movimento, uma variação de temperatura ou a transmissão de ondas, pressupõe a presença da energia. Pelo que, podemos defini-la como uma propriedade de todo o corpo ou sistema, graças à qual, a sua situação ou estado podem ser alterados ou, em alternativa, podem actuar sobre outros corpos ou sistemas desencadeando nestes últimos processos de transformação.

Esta propriedade manifesta-se de modos diferentes, ou seja, através das diferentes formas de energia que conhecemos:

Energia Térmica

Quando falamos em energia, uma das primeiras manifestações que nos ocorre é o calor, ou seja, a energia térmica. Esta manifesta-se sempre que existe uma diferença de temperatura entre dois corpos. Neste caso, a energia transmite-se sempre do corpo que tiver a temperatura mais alta para aquele ou aqueles que a têm mais baixa (por exemplo quando acendemos o esquentador para aquecer a água do banho).

Energia Mecânica

Manifesta-se pela transmissão de movimento a um corpo. Quando pedalamos numa bicicleta estamos a conferir energia mecânica às rodas, fazendo com que estas se movimentem. Outros exemplos são a energia hídrica, proveniente da água dos rios, e a eólica, proveniente do vento: quando a água acciona as turbinas e o vento faz girar um aerogerador. Geralmente, são posteriormente transformadas em energia eléctrica.

Energia Eléctrica

A matéria que constitui os corpos é constituída por partículas, denominadas átomos. Estes, por sua vez, são compostos por partículas ainda mais pequenas, os protões e os neutrões, que formam o núcleo e ainda os electrões, que circulam à volta daquele. Consoante a sua natureza, um átomo pode ganhar ou perder electrões para outros átomos. Este movimento implica a transferência de uma determinada quantidade de energia, a qual se designa por energia eléctrica. O fluxo de electrões propriamente dito é a corrente eléctrica. Quanto mais electrões se movimentarem no mesmo espaço, maior a intensidade da corrente. Alguns materiais transferem os electrões com maior facilidade do que outros (isto é, materiais condutores e não – condutores).

Energia Radiante

Nem sempre reconhecida como uma forma de energia, manifesta-se sob a forma de luz, ou melhor, de radiação, e transmite-se através de ondas electromagnéticas (por exemplo a energia proveniente do sol). O calor proveniente de uma lareira, muitas vezes associado apenas à energia térmica, também é um bom exemplo já que as chamas da lareira transmitem radiação, que origina o calor que sentimos. Podemos também encontrar energia radiante nos objectos que usamos no nosso dia-a-dia (por exemplo os microondas, as ondas de televisão, de rádio, etc.). A principal diferença, relativamente à energia térmica, mecânica e eléctrica, é que não é necessário um meio para concretizar a sua transferência, uma vez que a energia radiante se propaga no vazio.

Energia Química

As ligações moleculares comportam uma determinada quantidade de energia, variável com a natureza dos átomos envolvidos, a que se dá o nome de energia química. Os exemplos mais correntes da exploração deste tipo de energia são as pilhas e as baterias. No entanto, importa salientar que a energia química dá origem à vida e permite o desenvolvimento dos seres vivos. De facto, a contribuição dos alimentos que ingerimos para o crescimento das células e para os movimentos que fazemos passa por reacções químicas que libertam energia. A fotossíntese é outro exemplo, já que permite às plantas armazenar a energia absorvida da radiação solar em moléculas, como a glucose, que serão posteriormente utilizadas nos processos de respiração e crescimento.

Energia Nuclear

É a energia libertada durante a fusão ou fissão do núcleo atómico. A quantidade de energia que pode ser obtida através destes processos excede largamente aquela que pode ser obtida através de processos químicos que envolvem apenas as regiões externas dos núcleos, ou seja, envolvem apenas as ligações inter moleculares e não as intra moleculares.

Na fissão, um átomo de um elemento é dividido, produzindo dois átomos de menores dimensões de elementos diferentes. Enquanto que na fusão, dois átomos de pequenas dimensões combinam-se originando um átomo de maiores dimensões, constituindo um elemento diferente.

Em ambos os processos, a massa dos produtos (elementos finais) é inferior à massa dos elementos iniciais, sendo a diferença convertida em energia.

A fissão de 1 kg de urânio 235 liberta uma média de 2,5 neutrões por cada núcleo dividido. Por sua vez, estes neutrões vão rapidamente causar a fissão de mais átomos, que irão libertar mais neutrões e assim sucessivamente, iniciando uma auto-sustentada série de fissões nucleares, que se dá o nome de reacção em cadeia, que resulta na libertação contínua de energia.

O potencial, quer da fissão, quer da fusão, é tão grande que da reacção espontânea deste mesmo 1 kg de material, resulta a devastadora explosão de energia de uma bomba atómica.

O ritmo de desintegração é mais rápido quando há uma grande quantidade de material presente, e o tempo que metade do material leva a desintegrar-se radioactivamente é conhecido por “meia-vida”. Metade do restante material desintegrar-se-á durante outra “meia-vida”, 50% do restante noutra “meia-vida” e assim sucessivamente.

Os materiais intensamente radioactivos tendem a ter “meias-vidas” curtas, enquanto que os menos radioactivos podem ter “meias-vidas” de milhares de anos.

Nos reactores nucleares e durante ensaios com armas nucleares são produzidos materiais de “meia-vida” curta, ou seja, fortemente radioactivos.

A radioactividade é medida pela frequência à qual as desintegrações radioactivas têm lugar na substância. As unidades que a expressam são Curie (c), rad, Gray (Gy), Sievert (Sv) e Becquerel (Bq).

Energia Sonora

É um tipo de energia que pode ser detectada pelo ouvido. O som viaja aos nossos ouvidos como ondas sonoras, que são vibrações no ar. A energia sonora transforma-se em sinais eléctricos no ouvido interno, que seguem por nervos até o cérebro e assim percebemos o som.

O som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda longitudinal; esta onda se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais, por exemplo na água, metais e outros materiais.

No vácuo não existe som.

Conceito de energia

Em geral, o conceito e uso da palavra energia refere-se “ao potencial inato para executar trabalho ou realizar uma acção”. A palavra é usada em vários contextos diferentes. O uso científico tem um significado bem definido e preciso enquanto muitos outros não são tão específicos.

O termo energia também pode designar as reacções de uma determinada condição de trabalho, como, por exemplo, o calor, trabalho mecânico (movimento) ou luz graças ao trabalho realizado por uma máquina (por exemplo motor, caldeira, refrigerador, alto-falante, lâmpada, vento), um organismo vivo (por exemplo os músculos, energia biológica) que também utilizam outras forma de energia para realizarem o trabalho, como o uso do petróleo que é um recurso natural não renovável e também a principal fonte de energia utilizada no planeta actualmente. A etimologia da palavra tem origem no idioma grego, onde εργοs (ergos) significa “trabalho”.

Qualquer coisa que esteja a trabalhar – por exemplo, a mover outro objecto, a aquecê-lo ou a fazê-lo ser atravessado por uma corrente eléctrica – está a gastar energia. Portanto, qualquer coisa que esteja pronta a trabalhar possui energia. Enquanto o trabalho é realizado, ocorre uma transferência de energia, parecendo que o sujeito está a perder energia. Na verdade, a energia está a ser transferida para outro objecto, sobre o qual o trabalho é realizado. O conceito de Energia é um dos conceitos essenciais da Física. Nascido no século XIX, pode ser encontrado em todas as disciplinas da Física (mecânica, termodinâmica, electromagnetismo, mecânica quântica, etc.), assim como em outras disciplinas, particularmente na Química.

Transferências de energia

Existem três processos de transferência de energia:

· Condução;

· Convecção;

· Radiação.

Condução

Este tipo de transferências acontece nos sólidos. Esta transferência acontece porque as partículas nos sólidos estão muito perto umas das outras. As partículas a maior temperatura (e por isso com maiores movimentos vibratórios - maior energia cinética) transferem energia, por contacto, às partículas imediatamente ao seu lado, mais frias (com menor vibração - menor energia cinética).

Existem materiais bons (metais, sílica, grafite) e maus condutores de calor. Os maus condutores de calor (vidro, plástico, borracha, lã) podem ser condutores como isolantes térmicos.

Convecção

A convecção acontece nos líquidos e nos gases. Neste caso a transferência de energia de um local para outro é devido à movimentação de partículas (não possível nos sólidos, porque as posições das partículas são fixas), as chamadas correntes de convecção.

Correntes de convecção: As correntes de convecção transportam as partículas para um outro local (os gases quentes sobem, levando as partículas mais quentes para locais a uma altura superior). É possível observar correntes de convecção na atmosfera e em líquidos em aquecimento.

Radiação

Este processo de transferência de energia não necessita de meio material para se propagar, ao contrário da condução (necessita de um meio sólido) ou da convecção (necessita de um meio líquido ou gasoso).

Esta transferência dá-se através do vácuo (espaço vazio). É desta forma que o calor vindo do Sol chega até nós.

Tipos de energia

Energia cinética (Ec)

Todos os corpos em movimento possuem energia cinética (Ec). Esta energia aumenta com a massa do corpo e com a sua velocidade.

A expressão que traduz esta relação é:

Ec = ½ m . v2

Em que m é a massa do corpo (kg), e v a velocidade desse corpo (m/s).

A unidade do sistema internacional da energia cinética é o joule (J).

Energia potencial (Ep)

A energia potencial (Ep) está associada ao tipo de energia armazenada e que poderá vira a ser utilizada.

A unidade do sistema internacional da energia potencial é o joule (J).

Energia mecânica (E)

A energia mecânica (E) de um corpo, ou sistema, é igual à soma da sua energia potencial (Ep) e energia cinética (Ec):

E = Ep + Ec

A unidade do sistema internacional da energia mecânica é o joule (J).

Conservação da energia

A energia pode ser transferida entre corpos e pode ser transformada noutra forma de energia, mas não se cria nem se destrói.

A energia interna de um sistema, Ei, pode aumentar ou diminuir por:

· Realização de trabalho (W);

· Calor (Q);

· Radiação (R).

ΔEi = W + Q + R

Lei da conservação da energia

A quantidade total de energia é constante.

Energia útil (Eu) e energia dissipada (Ed)

Quando se transfere energia (Et) para uma máquina, nem sempre essa energia é totalmente aplicada naquilo que era suposto a máquina realizar.

A energia útil (Eu) é a energia aplicada no trabalho pretendido e a energia dissipada (Ed) é a energia desperdiçada pelo próprio funcionamento dessa máquina:

Et = Eu + Ed

As energias não renováveis

As fontes de energia não renováveis são aquelas que se encontram na natureza em quantidades limitadas e se extinguem com a sua utilização. Uma vez esgotadas, as reservas não podem ser regeneradas. Consideram-se fontes de energia não renováveis os combustíveis fósseis (carvão, petróleo bruto e gás natural) e o urânio, que é a matéria-prima necessária para obter a energia resultante dos processos de fissão ou fusão nuclear. Todas estas fontes de energia têm reservas finitas, uma vez que é necessário muito tempo para as repor, e a sua distribuição geográfica não é homogénea, ao contrário das fontes de energia renováveis, originadas graças ao fluxo contínuo de energia proveniente da natureza.

Geralmente, as fontes de energia não renováveis são denominadas fontes de energia convencionais, uma vez que o sistema energético actual assenta na utilização dos combustíveis fósseis. São também consideradas energias sujas, já que sua utilização é causa directa de importantes danos para o meio ambiente e para a sociedade: destruição de ecossistemas, danos em bosques e aquíferos, doenças, redução da produtividade agrícola, corrosão de edificações, monumentos e infra-estruturas, deterioração da camada de ozono ou chuva ácida. Sem esquecer os efeitos indirectos como os acidentes em sondagens petrolíferas e minas de carvão ou a contaminação por derramamentos químicos ou de combustível.

Actualmente, um dos problemas ambientais mais graves, resultante de um sistema energético que privilegia o uso de fontes de energia não renováveis é o denominado efeito de estufa. As instalações que utilizam combustíveis fósseis não produzem apenas energia, mas também grandes quantidades de vapor de água e de dióxido de carbono (CO2), gás que é um dos principais responsáveis pelo efeito de estufa do planeta. A par deste, são ainda emitidos para a atmosfera outros gases nocivos como os óxidos de azoto (NOx), de enxofre (SO2) e os hidrocarbonetos (HC). Estes gases, por sua vez, provocam uma série de modificações ambientais graves e cuja concentração na atmosfera causa a poluição das cidades, a formação de chuvas ácidas, de névoa (denominada smog fotoquímico), o aumento do efeito de estufa do planeta e concentrações elevadas de ozono troposférico.

Outro problema que resulta de um sistema energético baseado na utilização de combustíveis fósseis é a dependência económica dos países não produtores das matérias-primas. Em alternativa, as energias renováveis são geralmente consumidas no local onde são geradas, isto é, são fontes de energia autóctones. Desta forma, é possível diminuir a dependência dos fornecimentos externos e contribuir ainda para o equilíbrio interterritorial e para a criação de postos de trabalho em zonas mais deficitárias. Neste sentido, estima-se que as energias renováveis são responsáveis pela criação de cinco vezes mais postos de trabalho do que as convencionais, que geram muito reduzidas oportunidade de emprego, atendendo ao seu volume de negócio.

Carvão

O carvão é uma rocha orgânica com propriedades combustíveis, constituída maioritariamente por carbono. A exploração de jazidas de carvão é feita em mais de 50 países, o que demonstra a sua abundância. Esta situação contribui, em grande parte, para que este combustível seja também o mais barato.

Inicialmente, o carvão era utilizado em todos os processos industriais e, ao nível doméstico, em fornos, fogões, etc. Foi, inclusive o primeiro combustível fóssil a ser utilizado para a produção de energia eléctrica nas centrais térmicas. Refira-se que, em 1950, o carvão cobria 60% das necessidades energéticas mundiais, mas actualmente esta percentagem sofreu uma redução significativa. Nos dias de hoje, devido ao petróleo e seus derivados, deixou de ser utilizado na indústria, com excepção da metalúrgica, e do sector doméstico. Estima-se que, com o actual ritmo de consumo, as reservas disponíveis durem para os próximos 120 anos.

O principal problema da utilização do carvão prende-se com os poluentes resultantes da sua combustão. De facto, a sua queima, conduz à formação de cinzas, dióxido de carbono, dióxidos de enxofre e óxidos de azoto, em maiores quantidades do que os produzidos na combustão dos restantes combustíveis fósseis.

Petróleo

O petróleo é um óleo mineral, de cor escura e cheiro forte, constituído basicamente por hidrocarbonetos. A refinação do petróleo bruto (ou crude) consiste na sua separação em diversos componentes e permite obter os mais variados combustíveis e matérias-primas.

As primeiras fracções da refinação (isto é, os primeiros produtos obtidos) são os gases butano e o propano, que são separados e comercializados individualmente. No entanto, podem também ser misturados com o etano constituindo, assim, os gases de petróleo liquefeitos.

Um dos principais objectivos das refinarias é obter a maior quantidade possível de gasolina. Esta é a fracção mais utilizada do petróleo e, também, a mais rentável, tanto para a indústria de refinação como para o Estado. Saliente-se que, todos os transportes, a nível mundial, dependem da gasolina, do jet fuel (usado pelos aviões) e do gasóleo. Por esta razão, as refinarias têm vindo a desenvolver, cada vez mais, os processos de transformação das fracções mais pesadas do petróleo bruto em gasolina e gasóleo.

Estima-se que, com o actual ritmo de consumo, as reservas planetárias de petróleo se esgotem nos próximos 30 ou 40 anos.

Gás Natural

O gás natural é um combustível fóssil com origem muito semelhante à do petróleo bruto, ou seja, formou-se durante milhões de anos a partir dos sedimentos de animais e plantas. Tal como o petróleo, encontra-se em jazidas subterrâneas, de onde é extraído. A principal diferença prende-se com a possibilidade de ser usado tal como é extraído na origem, sem necessidade de refinação.

Actualmente, Portugal recebe o gás natural proveniente da Argélia através de gasoduto. Junto às zonas de consumo, urbano e/ou industrial, o gás natural passa dos gasodutos para as redes de distribuição, que são instaladas, regra geral, por baixo dos passeios ou das bermas das estradas, e através das quais chega a casa dos consumidores.

Constituído por pequenas moléculas apenas com carbono e hidrogénio, o gás natural apresenta uma combustão mais limpa do que qualquer outro derivado do petróleo. Acresce também, que no que respeita à emissão de gases com efeito de estufa (dióxido de carbono, dióxido de enxofre e óxidos de azoto), a combustão do gás natural apenas origina dióxido de carbono e uma quantidade de óxidos de azoto muito inferior à que resulta da combustão da gasolina ou do fuelóleo.

Urânio

O urânio é produzido através das reacções de fissão ou fusão dos átomos, durante as quais são libertadas grandes quantidades de energia que podem ser utilizadas para produzir energia eléctrica. A fissão nuclear utiliza o urânio, um mineral presente na Terra em quantidades finitas, como combustível e consiste na partição de um núcleo pesado em dois núcleos de massa aproximadamente igual.

Ainda que a quantidade de energia produzida através da fissão nuclear seja significativa, este processo apresenta problemas de difícil resolução:

. Perigo de explosão nuclear e de fugas radioactivas;

. Produção de resíduos radioactivos;

. Contaminação radioactiva;

. Poluição térmica.

Em alternativa, o urânio (energia nuclear) pode também ser produzido através do processo de fusão nuclear, que consiste na união de dois núcleos leves para formar outro mais pesado e com menor conteúdo energético, através do qual se libertam também grandes quantidades de energia. Este processo envolve átomos leves, como os de deutério, tritio ou hidrogénio, que são substâncias muito abundantes na natureza.

De referir, que o impacto ambiental resultante do processo de fusão é muito menor, quando comparado com o da energia nuclear produzida por fissão. Actualmente, esta fonte de energia encontra-se ainda numa fase experimental, já que a tecnologia ainda não conseguiu criar reactores de fusão devido às altas temperaturas necessárias para levar a cabo o processo.

Enquanto não se conseguir encontrar uma forma segura de utilizar a energia nuclear e de proceder ao tratamento eficiente e durável dos resíduos resultantes desta actividade, esta continuará a ser encarada como um rico desaconselhável. Em Portugal, não existem centrais nucleares. No entanto, consumimos electricidade que provém delas.     Ainda que as nossas centrais tenham capacidade para produzir energia eléctrica suficiente para suprir as necessidades actuais, a realidade é que, em alguns momentos ocorrem picos de consumo e é preciso importar energia. A Espanha é a nossa fornecedora de energia eléctrica nessas alturas. Como este país utiliza a energia nuclear, é fácil constatar como esta entra em Portugal.

Energias Renováveis

As energias renováveis são aquelas que estão em constante renovação, não se esgotando, e que podem ser continuamente utilizadas.

As energias renováveis são provenientes de ciclos naturais de conversão da radiação solar, que é a fonte primária de quase toda energia disponível na terra. Por isso, são praticamente inesgotáveis e não alteram o balanço térmico do planeta.

Diz-se que uma fonte de energia é renovável quando não é possível estabelecer um fim temporal para a sua utilização. É o caso do calor emitido pelo sol, da existência do vento, das marés ou dos cursos de água. As energias renováveis são virtualmente inesgotáveis, mas limitadas em termos da quantidade de energia que é possível extrair em cada momento.

As principais vantagens resultantes da sua utilização consistem no facto de não serem poluentes e poderem ser exploradas localmente. A utilização da maior parte das energias renováveis não conduz à emissão de gases com efeito de estufa. A única excepção é a biomassa, uma vez que há queima de resíduos orgânicos, para obter energia, o que origina dióxido de enxofre e óxidos de azoto.

A exploração local das energias renováveis contribui para reduzir a necessidade de importação de energia, ou seja, atenua a dependência energética relativamente aos países produtores de petróleo e gás natural.

As fontes de energia renováveis ainda são pouco utilizadas devido aos custos de instalação, à inexistência de tecnologias e redes de distribuição experimentadas e, em geral, ao desconhecimento e falta de sensibilização para o assunto por parte dos consumidores e dos municípios.

Ao ritmo que cresce o consumo dos combustíveis fósseis, e tendo em conta que se prevê um aumento ainda maior a curto/médio prazo, colocam-se dois importantes problemas: questões de ordem ambiental e o facto dos recursos energéticos fósseis serem finitos, ou seja, esgotáveis. As fontes de energia renováveis surgem como uma alternativa ou complemento às convencionais. Num país como Portugal, que não dispõe de recursos energéticos fósseis, o aproveitamento das fontes de energia renováveis deveria ser um dos objectivos primordiais da política energética nacional.

Energia solar

Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja directamente para aquecimento de água ou ainda como energia eléctrica ou mecânica.

No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m2 de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo recto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reflectido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível ou luz ultravioleta.

As plantas utilizam directamente essa energia no processo de fotossíntese. Nós usamos essa energia quando queimamos lenha ou combustíveis minerais. Existem técnicas experimentais para criar combustível a partir da absorção da luz solar em uma reacção química de modo similar à fotossíntese vegetal – mas sem a presença destes organismos.

Os métodos de captura da energia solar classificam-se em:

- Directos: significa que há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem. Exemplos:

. A energia solar atinge uma célula foto voltaica criando electricidade. (A conversão a partir de células foto voltaicas é classificada como directa, apesar de que a energia eléctrica gerada precisará de nova conversão - em energia luminosa ou mecânica, por exemplo - para se fazer útil.)

. A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor, que aquecerá uma quantidade de água, por exemplo – esse princípio é muito utilizado em aquecedores solares.

- Indirectos: significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol.

Também se classificam em passivos e activos:

- Sistemas passivos são geralmente directos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxo em convicção, que é tecnicamente uma conversão de calor em energia mecânica.

- Sistemas activos são sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos eléctricos, mecânicos ou químicos para aumentar a efectividade da colecta. Sistemas indirectos são quase sempre também activos.

Vantagens e desvantagens da energia solar

Vantagens:

. A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controlos existentes actualmente.

. As centrais necessitam de manutenção mínima.

. Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.

. A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.

Desvantagens:

. Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.

. Locais em latitudes médias e altas (Exemplo: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de Inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade.

. As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas por exemplo aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroeléctrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja)

Energia Eólica

A energia eólica é a energia que provém do vento. O termo eólico vem do latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, deus dos ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento.

A energia eólica é a energia gerada pelo vento. Utilizada há anos sob a forma de moinhos de vento, pode ser canalizada pelas modernas turbinas eólicas ou pelo tradicional cata-vento.

A energia cinética, resultante do deslocamento das massas de ar, pode ser transformada em energia mecânica ou eléctrica. Para a produção de energia eléctrica em grande escala, só são interessantes regiões que tenham ventos com velocidade média de 6 m/Seg. ou superior.  

Uma outra restrição presente no aproveitamento da energia eólica é a questão do espaço físico, uma vez que tanto as turbinas quanto os cata-ventos são instalações mecânicas grandes e ocupam áreas extensas. Todavia, seu impacto ambiental é mínimo, tanto em termos de ruído quanto no ecossistema.

Conversão em energia eléctrica

Na actualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores – grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia eléctrica. Podem agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trate de requisitos limitados de energia eléctrica.

A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota. Além disso, as turbinas eólicas podem ser utilizadas tanto em conexão com redes eléctricas como em lugares isolados.

Em 2005 a capacidade mundial de geração de energia eléctrica através da energia eólica era de aproximadamente 59 giga watts, – o suficiente para abastecer as necessidades básicas de um país – embora isso represente menos de 1% do uso mundial de energia.

Em alguns países a energia eléctrica gerada a partir do vento representa significativa parcela da demanda. Na Dinamarca esta representa 23% da produção, 6% na Alemanha e cerca de 8% em Portugal (dados de Setembro de 2007) e na Espanha. Globalmente, a geração através de energia eólica mais que quadruplicou entre 1999 e 2005.

A energia eólica é renovável, limpa, amplamente distribuída globalmente, e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa.

Energia Hídrica

A Energia Hídrica é a energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de água. A forma na qual ela se manifesta na natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda de água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica (rotação de um eixo) através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água. As turbinas por sua vez podem ser usadas como accionamento de um equipamento industrial, como um compressor, ou de um gerador eléctrico, com a finalidade de prover energia eléctrica para uma rede de energia.

Hidra significa água. Energia hidroeléctrica é a electricidade produzida através do movimento da água. A energia hidroeléctrica usa a energia cinética da água para produzir electricidade.

Quando se abrem as comportas da barragem, a água presa passa pelas lâminas da turbina fazendo-a girar. A partir do movimento de rotação da turbina o processo repete-se, ou seja, o gerador ligado á turbina transforma a energia mecânica em electricidade. Isto é o que acontece na maior parte das barragens portuguesas.

Outro exemplo do aproveitamento da energia hídrica foi que durante centenas de anos o movimento da água foi usado nos moinhos. A passagem da água fazia mover lemes de madeira que estão ligados a uma mó (pedra granítica redonda muito pesada). Esta roda e mói o milho transformando-o em farinha. Actualmente a corrente da água é usada para produzir energia eléctrica.

O aproveitamento dos cursos de água, para a produção de energia eléctrica, é o melhor exemplo de sucesso de utilização de energias renováveis em Portugal.

No decorrer do século XX, a produção de hidroelectricidade foi efectuada principalmente através da construção de barragens de grande ou média capacidade. O princípio de funcionamento destas centrais é muito simples. Consiste em converter a energia mecânica existente num curso de água, como um rio, em energia eléctrica, que pode ser transportada em grandes distâncias e finalmente usada em nossas casas. Para aumentar o potencial do curso de água, constroem-se barragens, cujo propósito é reter a maior quantidade de água possível e criar um desnível acentuado.

Recentemente, a energia da água em sido aproveitada por mini ou micro hídricas. Estas são pequenos açudes ou barragens, que desviam uma parte do caudal do rio devolvendo-o num local desnivelado (onde estão instaladas turbinas), e produzindo, assim, electricidade.

Actualmente, uma parte significativa da energia eléctrica consumida em Portugal tem origem hídrica. No entanto, é preciso não esquecer que a produção deste tipo de energia está directamente dependente da chuva.   Quando a precipitação é mais abundante, a contribuição destas centrais atinge os 40%. Pelo contrário, nos anos mais secos, apenas 20% da energia total consumida provém dos recursos hídricos.

Energia Geotérmica

Como se sabe a própria Terra tem a sua energia nativa, como é prova disso os vulcões e os sismos. Essa mesma energia pode ser conduzida para colocar em funcionamento geradores de electricidade e para aquecimento de casas.

A Energia Geotérmica é produzida quando água subterrânea é aquecida quando passa por uma região sub superficial de rochas quente (reservatório de calor). A água aquecida ou o vapor resultante do processo é trazido até à superfície por furos feitos propositadamente para o efeito. Este processo pode ser natural ou pode ser introduzido artificialmente

Já vários países usam este tipo de energia para produzirem electricidade.

O problema deste tipo de energia é a sua localização, nem todos podem usufruir deste recurso. Um outro problema ainda se põe que é o facto de poder ocorrer a subsistência do solo nessas regiões onde se retira a água contribuinte para a produção energética no futuro, mas é muito bem vinda já que não polui e é sempre bom, não se estar dependente de apenas um tipo de recurso energético como sabemos.

O aproveitamento directo do calor existente no interior da terra, nas regiões vulcânicas, tem sido efectuado há já bastantes anos. A utilização de "águas quentes" em fontes termais remonta às civilizações etrusco romanas. Também  o aproveitamento dessa energia para cozinhar tem sido feito há já algum tempo – o famoso cozido das furnas, na ilha de S. Miguel, é disso um bom exemplo (colocam-se os ingredientes do cozido num recipiente que é envolvido em serapilheira e atado; seguidamente é introduzido num buraco no solo e é tapado com terra).

A energia dos materiais em fusão no interior da terra – energia geotérmica, pode igualmente ser aproveitada, constituindo, assim, um outro tipo de energia alternativa. Nalguns países como nos Estados Unidos, na Itália e na Islândia têm sido construídas centrais geotérmicas destinadas ao aproveitamento desta energia e à sua conversão em energia eléctrica, evitando-se assim o recurso aos combustíveis fósseis e evitando a emissão de gases poluentes resultantes da utilização de combustíveis fósseis.

Também nos Açores, na ilha de S. Miguel, existe uma central geotérmica, com a capacidade de produzir 4.6 Mwe.

Neste tipo de centrais, aproveita-se a existência de reservatórios de água subterrânea a elevada temperatura, que pode atingir os 370 ºC, em virtude do contacto com as rochas quentes. Abrem-se buracos fundos no chão até chegar aos reservatórios de água e vapor que são drenados até á superfície por meio de tubos e canos apropriados.       Através destes tubos, o vapor é conduzido até à central eléctrica geotérmica. Aí, e à semelhança do que se passa numa central eléctrica normal, o vapor faz girar as lâminas da turbina. A energia mecânica da turbina é então transformada em energia eléctrica através do gerador. Após passar pela turbina o vapor é conduzido para um tanque onde vai ser arrefecido transformando-se novamente em água (condensa-se) devido ao processo de arrefecimento. A água é de novo canalizada para o reservatório subterrâneo onde será naturalmente aquecida pelas rochas quentes com que se encontra em contacto, de forma a sustentar a produção.

Em muitas centrais geotérmicas observa-se a emissão de um vapor branco. Contudo é apenas vapor de água e não qualquer outro gás resultante da combustão de fuel, carvão, como nas centrais térmicas. Este tipo de centrais contribui para a diversificação das energias alternativas e poupa as fontes não renováveis, sendo, por isso, muito usada em diversos países.

Estima-se que, actualmente, este tipo de centrais satisfaz as necessidades energéticas de cerca de 60 milhões de pessoas em 21 países.

A água aquecida geotermicamente é utilizada para piscicultura, agricultura, aquecimento de casas, processos industriais (secagem de madeira e de alimentos), para impedir que as estradas gelem no Inverno (através da instalação de tubos por baixo do pavimento), entre outra coisas.

Em Reykjavik, capital da Islândia, cerca de 95% das casas são aquecidas por este processo, sendo, por isso, considerada uma das cidades menos poluídas do mundo.

Vantagens e desvantagens da energia geotérmica

Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados a usina de geração de energia junto com o vapor de água. De uma maneira ou de outra estes gases acabam por ir para a atmosfera. A descarga de ambos vapor de água e CO2 não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas.

Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido sulfídrico (H2S) são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H2S) é relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia.

É igualmente importante que haja tratamento adequado a água vinda do interior da Terra, que invariavelmente contém minérios prejudiciais a saúde. Não deve ocorrer simplesmente seu despejo em rios locais, para que isso não prejudique a fauna local.

Quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirada da Terra, sempre há a possibilidade de ocorrer subsistência na superfície. O mais drástico exemplo de um problema desse tipo numa usina geotérmica está em Wairakei, Nova Zelândia. O nível do superfície afundou 14 metros entre 1950 e 1997 e está deformando a uma taxa de 0,22 metro por ano, após alcançar uma taxa de 0,48 metros por ano em meados dos anos 70. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinserção de água no local.

Há ainda o inconveniente da poluição sonora que afligiria toda a população vizinha ao local de instalação da usina, pois, para a perfuração do poço é necessário o uso de maquinarias semelhantes ao usado na perfuração de poços de petróleo.

Biomassa

O termo biomassa abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como combustíveis ou para a sua produção. Do ponto de vista da ecologia, biomassa é a quantidade total de matéria viva existente num ecossistema ou numa população animal ou vegetal. Os dois conceitos estão, portanto, interligados, embora sejam diferentes.

Na definição de biomassa para a geração de energia excluem-se os tradicionais combustíveis fósseis, embora estes também sejam derivados da vida vegetal (carvão mineral) ou animal (petróleo e gás natural), mas são resultado de milhões de anos de actividade até à conversão na sua forma actual. A biomassa pode considerar-se um recurso natural renovável, enquanto que os combustíveis fósseis não se renovam a curto prazo.

A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. Suas vantagens são o baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos e é menos poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis fósseis.

A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de carbono na atmosfera, mas como este composto havia sido previamente absorvido pelas plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é nulo.

Utilização da biomassa como combustível

Um dos primeiros empregos da biomassa pelo ser humano para adquirir energia teve início com a utilização do fogo como fonte de calor e luz. O domínio desse recurso natural trouxe ao homem a possibilidade de exploração dos minerais, minérios e metais, marcando novo período antropológico. A madeira do mesmo modo foi por um longo período de tempo a principal fonte energética, com ela a cocção, a siderurgia e a cerâmica foram empreendidas. Óleos de fontes diversas eram utilizados em menor escala. O grande salto da biomassa deu-se com o advento da lenha na siderurgia, no período da Revolução Industrial.

Nos anos que compreenderam o século XIX, com a revelação da tecnologia a vapor, a biomassa passou a ter papel primordial também para obtenção de energia mecânica com aplicações em sectores na indústria e nos transportes. A despeito do início da exploração dos combustíveis fósseis, como o carvão mineral e o petróleo, a lenha continuou desempenhando importante papel energético, principalmente nos países tropicais.

Durante os colapsos de fornecimento de petróleo que ocorreram durante a década de 1970, essa importância se tornou evidente pela ampla utilização de artigos procedentes da biomassa como álcool, gás de madeira, biogás e óleos vegetais nos motores à explosão. Não obstante, os motores à combustão interna foram primeiramente testados com derivados de biomassa, sendo praticamente unânime a declaração de que os combustíveis fósseis só obtiveram primazia por factores económicos, como oferta e procura, nunca por questões técnicas de adequação.

Para obtenção das mais variadas fontes de energia, a biomassa pode ser utilizada de maneira vasta, directa ou indirectamente. O menor percentual de poluição atmosférica global e localizado, a estabilidade do ciclo do carbono e o maior emprego de mão-de-obra, podem ser mencionados como alguns dos benefícios de sua utilização.

Igualmente, em relação a outras formas de energias renováveis, a biomassa, como energia química, tem posição de destaque devido à alta densidade energética e pelas facilidades de armazenamento, câmbio e transporte. A semelhança entre os motores e sistemas de produção de energia de biomassa e de energia fóssil é outra vantagem, dessa forma a substituição não teria um efeito tão impetuoso nem na indústria de produção de equipamentos nem nas bases instituídas para transporte e fabricação de energia eléctrica.

Há uma grande variedade de produtos que podem servir de matéria-prima na produção de biomassa.

Materiais

. A lenha é muito utilizada para produção de energia por biomassa. A grande desvantagem é o desflorestamento de grandes áreas florestais;

. Bagaço de cana-de-açúcar;

. Pó de serra;

. Papéis já utilizados;

. Galhos e folhas decorrentes da poda de árvores em cidades ou casas;

. Embalagens de papelão descartadas após a aquisição de diversos electrodomésticos ou outros produtos.

. Casca de Arroz.

Produtos derivados da biomassa

Alguns exemplos de produtos derivados da biomassa são:

. Bio-óleo: líquido negro obtido por meio do processo de pirólise cujas destinações principais são aquecimento e geração de energia eléctrica.

. Biogás: metano obtido juntamente com dióxido de carbono por meio da decomposição de materiais como lixo, alimentos, esgoto e esterco em digestores de biomassa.

. Biomass-to-Liquids: líquido obtido em duas etapas. Primeiro é realizado um processo de gasificação, cujo produto é submetido ao processo de Fischer-Tropsch. Pode ser empregado na composição de lubrificantes e combustíveis líquidos para utilização em motores do ciclo diesel.

. Etanol Celulósico: etanol obtido alternativamente por dois processos. Em um deles a biomassa, formada basicamente por moléculas de celulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática, utilizando várias enzimas, como a celulose, celobiase e β-glicosidase. O outro processo é composto pela execução sucessiva das três seguintes fases: gasificação, fermentação e destilação.

. Bioetanol "comum": feito no Brasil à base do sumo extraído da cana-de-açúcar (caldo-de-cana). Há países que empregam milho (caso dos Estados Unidos) e beterraba (da França) para a sua produção. O sistema à base de cana-de-açúcar empregado no Brasil é mais viável do que o utilizado pelo americano e francês.

. Biodiesel é feito do dendê, da mamona e da soja.

. Óleo vegetal: Pode ser usado em Motores diesel usando a tecnologia Elsbett.

Vantagens e desvantagens da utilização de energias renováveis

As vantagens das energias renováveis são:

. Podem ser consideradas inesgotáveis à escala humana.

. Permitem reduzir significativamente as emissões de CO2.

. Reduzem a dependência energética da nossa sociedade face aos combustíveis fósseis.

. Conduzem à investigação em novas tecnologias que permitam melhor eficiência energética.  

As desvantagens das energias renováveis são:

. Algumas têm custos elevados na sua implementação, devido ao fraco investimento neste tipo de energia.

. Podem causar impactos visuais negativos no meio ambiente.

. Pode gerar-se algum ruído, no caso da exploração de alguns recursos energéticos renováveis.

Os portugueses e as energias renováveis – Notícia

Poupar na despesa mensal é um dos objectivos

Portugueses vão investir em média 3.500 euros em renováveis

2008/03/10 - www.agenciafinanceira.iol.pt

Preço é a principal condicionante

Cerca de 25% dos consumidores portugueses garante que vai investir em equipamento de produção de energia renovável, nos próximos 12 meses, revela o estudo «O Observador Cetelem».

Segundo o relatório, para 22% dos entrevistados, o preço foi mencionado como factor decisivo (em 64% dos casos).

As preocupações com o ambiente (40%), a redução na despesa mensal com a electricidade (37%) e poderem rentabilizar o investimento através da venda de energia excedentária (14%), são apontados como os principais motivos para a compra do equipamento.

Obstáculos ao investimento

Os equipamentos serem caros (35%), o facto não existirem condições financeiras para o fazer (32%) e por a habitação não possuir as condições necessárias à instalação (20%) sai apontados como os principais obstáculos à aquisição de equipamentos e que poderão levar os consumidores a não adquirem os mesmos.

Já cerca de 1% dos inquiridos afirma que irá comprar equipamento de produção de energia através de um crédito. Os principais motivos para a compra através de um crédito são a possibilidade de investir na compra de mais e melhor equipamento (57%) e o facto de possibilitar a aquisição mesmo não possuindo a totalidade do investimento (43%).

Montante a investir

Mais de metade dos inquiridos (51%), que planeiam adquirir equipamentos de produção de energias renováveis, prevêem investir mais de 1.000 euros na aquisição de equipamento de produção de energia renovável, sendo os painéis fotovoltaicos (71%) e os recuperadores de calor/lareiras (14%) os equipamentos mais referidos. Em média, os inquiridos pretendem investir cerca de 3.500 euros.

Existem mais de 3 mil estabelecimentos em Portugal no mercado dos equipamentos de aquecimento central e de produção de energia eléctrica. A facturação conjunta das sociedades, que constituem 80% dos estabelecimentos, ultrapassou os 3 mil milhões de euros.

Os distritos de Lisboa e Porto são os principais distritos em termos de volume de negócios, com 46% e 20% de quota, respectivamente. O serviço pós-venda tem uma grande importância. aspecto que os inquiridos consideram ser mais importante na escolha de uma loja/marca é a garantia de assistência técnica. Este critério surge à frente da qualidade do equipamento e do preço, que costumam serem prioritários em outros sectores», refere o estudo.

Os portugueses são sensíveis à questão das energias renováveis pelos benefícios de poupança e de preservação do ambiente que elas permitem. São bastantes os que valorizam estes equipamentos, mas ainda poucos a usufruir de equipamentos eficientes, nomeadamente os painéis fotovoltaicos ou os sistemas solares térmicos. No entanto, segundo os dados oficiais, as empresas especialistas em aquecimento central e em produção de energia eléctrica apresentam um volume de negócios que ultrapassa os 3 mil milhões de euros.

Recorde-se que Portugal produz apenas 10% das energias que consome, no entanto, directivas comunitárias impõem que, em 2010, pelo menos 39% da electricidade produzida no país tenha origem em fontes renováveis.

Circuitos eléctricos

O circuito eléctrico pode ser definido como o percurso completo por onde os electrões ou os portadores de carga podem entrar de um terminal de uma fonte de tensão, passando através de condutores e componentes, até chegar no terminal oposto da mesma fonte.

Um circuito eléctrico é constituído basicamente por uma ou mais fontes de energia eléctrica, fios condutores e algum elemento de circuito.

O circuito possui algumas subdivisões como: malha, nó e ramo.

A corrente eléctrica é formada por electrões livres em movimento organizado. A energia eléctrica transportada pela corrente nada mais é do que a energia cinética dos electrões. Assim, nos circuitos eléctricos, a energia cinética dos electrões livres pode transformar-se em energia luminosa ou em energia cinética dos motores, por exemplo.
Ao percorrer o circuito, do pólo negativo da pilha até o pólo positivo, os electrões livres perdem totalmente a energia que transportavam. E sem a reposição dessa energia não seria possível a permanência de uma corrente eléctrica.
A função de uma pilha é, portanto, fornecer a energia necessária aos electrões livres do fio, para que eles permaneçam em movimento.

Dentro da pilha, os electrões adquirem energia ao serem levados do pólo positivo ao negativo. Ao chegarem ao pólo negativo, movimentam-se novamente pela parte externa do circuito até alcançarem o pólo positivo, e assim sucessivamente.
Ao levar um certo número de electrões do pólo positivo para o negativo, a pilha cede a eles uma certa quantidade de energia. O valor da energia que esses electrões recebem, dividido pela quantidade de carga que eles têm, é a tensão eléctrica existente entre os pólos da pilha. Nas pilhas comuns, esse valor é 1,5 volt.
Em geral, um circuito eléctrico é constituído por um conjunto de componentes ligados uns aos outros e conectados aos pólos de um gerador. Uma bateria de carro ou uma pilha, pode funcionar como gerador.

Carros eléctricos

Os carros eléctricos estão em evidência na média. Vários motivos que explicam o interesse crescente por esses veículos:

· Eles poluem menos do que carros movidos a gasolina, tornando-se uma alternativa ambientalmente saudável a esse tipo de veículo (especialmente nas cidades).

· Quando se fala em carros híbridos, geralmente se fala em carros eléctricos.

· Veículos movidos a células a combustível são carros eléctricos, e células a combustível estão em destaque nos meios de comunicação.

Um carro eléctrico é movido por um motor eléctrico, em vez de por um motor a gasolina.

À primeira vista, é difícil saber se um carro é eléctrico. Na maioria dos casos, esse tipo de veículo é feito a partir da conversão de um carro a gasolina. Sendo assim, torna-se impossível a identificação. Ao dirigir um carro eléctrico, a única diferença perceptível é o facto de ser bastante silencioso.

Sob o capô, porém, há muitas diferenças entre os carros a gasolina e os eléctricos:

· O motor a gasolina é substituído por um motor eléctrico.

· O motor eléctrico recebe força de um regulador, cuja alimentação é feita por um conjunto de baterias recarregáveis.

Como poupar energia em casa?

Casa – de – banho:

- Chuveiro – tome banho de chuveiro em vez de encher a banheira, assim podemos gastar 3 vezes menos água;

- Banheira – não use água demasiadamente quente;

- Lavatório – não deixe as torneiras a gotejar mesmo quando estiverem estragadas, tenta consertá-las o mais rápido possível, desta forma está a ajudar a poupar cerca de 1400 litros de água por mês;

- Escova de dentes – desligue a água enquanto escova os dentes. Se todos agíssemos da mesma forma, seria possível poupar cerca de 16.500 litros de água por ano;

- Armário dos remédios – não desperdice muito lixo, escolha embalagens familiares e que sejam de produtos recicláveis.

Cozinha

- Lava louça – não deixe a torneira aberta enquanto ensaboa a loiça;

- Forno – mantenha a porta do forno fechada enquanto cozinha: um quarto do calor perde-se quando a porta está aberta;

- Fogão – ponha um testo nas panelas e tachos, pois assim cozinha muito mais depressa;

- Frigorífico – não deixe a porta aberta por muito tempo. Devemos decidir o que queremos, antes de a abrir;

- Utensílios – sempre que possível utilize utensílios manuais e não eléctricos;

- Armário da cozinha – escolha armários de tamanho largo e cujo tipo de madeira seja reciclável ou reutilizável.

Quarto

- Janela – no Verão, feche as cortinas para que o Sol não aqueça o quarto;

- Cama – no Inverno, use mais cobertores em vez de ligar o aquecimento;

- Interruptor – desligue a luz quando sair do quarto ou quando não precisar delas acesas;

- Lâmpada – tente usar lâmpadas fluorescentes pois elas utilizam 40% menos energia.

Despensa

- Máquina de lavar – lave a roupa em água fria. Cerca de 90% da energia utilizada pela máquina é gasta a aquecer a água;

- Cesto – ao usar o secador de roupa prepara um cesto cheio de roupas prontas para a secagem; desta forma seca toda a roupa de uma vez só e a máquina não tem que voltar a aquecer;

- Máquina de secar – ponha o máximo de roupas que puder no secador de cada vez que secar a roupa. Pendure as meias e outras roupas mais pequenas em vez de as secar no secador;

- Produtos de limpeza – lembre-se de adquirir garrafas recicláveis ou recarregar as embalagens vazias;

- Filtros – não se esqueça de limpar o filtro do secador. Gasta-se muito mais energia quando o filtro está entupido;

- Fusíveis – nunca toque na caixa de fusíveis!

- Esquentador – não aqueça demasiado a água, pois estarás a gastar demasiada energia.

Curiosidades sobre a Energia

Electricidade (estática)

A electricidade foi descoberta pelos gregos por volta de 600 a.C. Um homem chamado Tales descobriu que, ao esfregar um pedaço de âmbar com pano, este atraía pequenos objectos. (O âmbar é a seiva endurecida de certas árvores).

Aproximadamente em 1750 d.C., o inglês William Gilbert fez experiências semelhantes e, observando os mesmos efeitos, deu a este fenómeno o nome de electricidade, a partir da palavra grega elektron, que quer dizer âmbar. A electricidade que Tales e Gilbert testaram chama-se electricidade estática, quer dizer, ela não se movimenta.

Electricidade nas nuvens

Numa nuvem de tempestade, o ar em movimento provoca atrito entre minúsculas gotas de água e partículas de gelo, fazendo com fiquem carregadas de electricidade estática. As partículas com carga positiva sobem para o topo da nuvem e partículas com carga negativa afundam para a parte de baixo das nuvens. As cargas negativas da nuvem são fortemente atraídas para o chão. Elas pulam de uma nuvem para outra, ou de uma nuvem para o chão, como clarões gigantes de relâmpagos.

O relâmpago deixa o ar quente, que ele explode com estrondos altos de trovão.         Os relâmpagos frequentemente atingem o primeiro ponto que alcançam em sua viagem para o chão. Assim, é mais provável que edifícios altos sejam atingidos.

Se você olhar para as torres das igrejas ou os prédios altos, algumas vezes poderá ver uma barra de metal descendo ao lado do edifício. Trata-se de um pára-raios, que geralmente é feito de cobre. Se um relâmpago atinge a topo do prédio, a electricidade corre pela barra de cobre até a chão, com segurança, em vez de danificar o prédio.

A que distância fica a tempestade?

A luz viaja tão rápido (cerca de 300.000 quilómetros por segundo!) que vemos o clarão brilhante de um relâmpago instantaneamente. Mas precisamos esperar algum tempo até ouvir o trovão. Isso acontece porque o som viaja muito mais devagar do que a luz, só 330 metros por segundo. Durante uma tempestade, espere até ver o relâmpago e comece a contar lentamente. Para cada contagem de três, a tempestade está mais ou menos um quilómetro de distância.

Peixes eléctricos

Uma enguia eléctrica usa células musculares modificadas nos lados de seu corpo para gerar electricidade e responder a sinais eléctricos. A enguia pode produzir choques eléctricos repentinos e pesados de 500 volts, que podem matar um cavalo ou atordoar uma pessoa. Ela utiliza essa energia eléctrica para capturar sua presa e afastar os inimigos. As enguias também emitem sinais eléctricos de baixe voltagem, que as auxiliam a guiar-se pelos caminhos e comunicar-se com outros peixes.

Dúvidas mais comuns sobre a energia

A energia nuclear é perigosa?

R: A energia eléctrica gerada em usinas nucleares, a partir do momento em que foi gerada, torna-se igual à energia gerada por qualquer outra fonte. O perigo se concentra na fase de geração, quando existirem defeitos nos equipamentos que utilizam materiais radioactivos, ocasionando efeitos de poluição por gases e resíduos. Quando todos os dispositivos de segurança necessário estão funcionando de forma correcta o perigo é menor.

Por que os fios de redes de distribuição de energia eléctrica não são encapados?

R: Em função dos espaçamentos (distância entre os fios) não é necessário o encarpamento para isolá-los. Também para permitir dissipação de calor dos fios.

Para que servem os transformadores que ficam nos postes?

R: Para transformar a tensão de 13.800 volts da rede para 127 volts, ideal para utilização em residências.

Por que quando falta luz na minha casa, não falta na casa do vizinho?

R: Provavelmente porque o poste da frente de sua casa é o final de dois circuitos eléctricos e as casas estão ligados em circuitos diferentes. Também pode ser decorrente de problemas na instalação eléctrica da sua casa.

Por que se deve elevar e depois rebaixar o nível de tensão da energia eléctrica?

R: Porque ao transmitirmos a energia eléctrica em tensões mais altas às perdas de energia por aquecimento diminuem, e os cabos podem ter menor diâmetro, reduzindo os custos.

Qual é a diferença entre watt, volt e tensão da residência?

R: Watt é a unidade de medida da potência que cada aparelho requer para seu funcionamento e é o nome dado em homenagem ao – física escocês James Watt. Volt é a unidade de medida da tensão em que é fornecida a energia eléctrica. O nome é homenagem ao físico italiano Alexandre Volta.

O que é kWh?

R. É a unidade de medida do consumo de energia dos aparelhos. Corresponde à potência do aparelho (em quilowatts) multiplicado pelo tempo (em hora) de utilização deste aparelho.

Por que, às vezes, a energia fica fraca?

R: A energia fica mais fraca porque a rede fica sobrecarregada, ou seja existem muitas casas utilizando a energia no mesmo instante.    

Pode-se armazenar energia eléctrica?

R: Em grande quantidade, não. A medida em que ela é gerada, é transmitida e distribuída. Só é possível armazenar pequenas quantidades, como por exemplo, nas pilhas ou baterias de automóveis.

Pode-se armazenar energia do raio?

R: Em termos práticas não, porque até a momento não existe um equipamento para isso.

Como se forma o raio?

R: Em decorrência do atrito com o ar, as nuvens ficam carregadas de electricidade. Quando a carga eléctrica da nuvem se torna muito grande, ela atinge um ponto crítico e se descarrega:   surge uma corrente eléctrica – o raio – que provoca o aquecimento das massas de ar. Estas, ao se chocarem, produzem fortes vibrações no ar, manifestadas por intenso barulho – os trovões – que acompanham os relâmpagos. Os raios podem acorrer entre as nuvens, entre uma nuvem e a terra, e mesmo no interior de uma nuvem. Os raios são atraídos por pontas agudas que se elevam na direcção das nuvens, como prédios; árvores, etc. Os edifícios mais altos, portanto, devem ser protegidos por pára-raios, que são hastes ligadas a placas de metal que conduzem: as descargas eléctricas com segurança para a terra.

Por que acaba a energia em dias de chuvas?

R: Normalmente em dias de chuva existe uma grande quantidade de descargas atmosféricas (raios) fazendo com que se crie uma corrente eléctrica (induzida) na rede que caminha pelos fios até chegar nos fusíveis dos transformadores, queimando-os. Chuvas com ventos podem provocar quedas de árvores sobre os fios de transmissão de energia, quebrando-os ou causando curto-circuito, interrompendo desse modo o fornecimento de energia.

Deve-se desligar a geladeira ou a TV quando há relâmpagos?

R: Sim. Desta forma os equipamentos estarão melhores protegidos de descargas atmosféricas.

Por que se toma choque?

R: O que causa o choque é a corrente eléctrica que atravessa quando se fecha o circuito com a terra. O corpo, como todos os materiais, tem uma resistência eléctrica que pode variar de pessoa para pessoa. Quanto maior a voltagem, maior será a corrente e, portanto, mais forte será o choque.

Pode-se pegar em um único fio e não levar choque?

R: Não se deve pegar em fios sem protecção. Somente pessoas que sejam habilitadas e que usem os equipamentos de segurança (luvas, capacete, botas, óculos, etc.) é que poderão pegar nos fios e não tomar choque.

Por que os pássaros pousam no fio e não levam choque?

R: Porque eles não fecharam o circuito (ficam pousados num único fio). Mas não tente imitá-los! Se ele encostar em dois fios vai levar um choque.

Por que as lâmpadas queimam?

R: Porque as lâmpadas têm vida útil estabelecida. Elas são projectadas para durar um determinado tempo, pois o filamento interno vai se estragando com o uso da lâmpada. Por exemplo, em condições normais, uma lâmpada incandescente chega ao final de sua vida útil em aproximadamente 1.000 horas. Já uma fluorescente tem uma vida útil de cerca de 8.000 horas. Outras razões: instalação de lâmpadas de tensão inadequada, defeito da própria lâmpada, etc.

Quais são as lâmpadas mais económicas?

R: As lâmpadas mais económicas são primeiramente as fluorescentes compactas, depois as fluorescentes comuns por último as incandescentes do tipo económica.

Conclusão

Eu acho que consegui atingir os meus objectivos para este trabalho.

Aprendi muito sobre a energia e descobri coisas que de que não tinha a menor ideia que fossem assim, como por exemplo os muitos produtos derivados da biomassa, que as energias renováveis também têm algumas desvantagens, que os combustíveis fósseis (o petróleo, o carvão e o gás natural) demoram milhares de anos a formarem-se, entre muitas outras coisas.

Também revi por exemplo como podemos poupar energia nas nossas casas.

Foi um trabalho muito interessante.

Anexos

 

Fig. 1 – Distribuição diária média entre 1991-1993 da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Os pontos em preto representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia global.

 

Fig. 2 – Evolução do consumo de energia primária em Portugal

 

Fig. 3 - Peso da produção de energia eléctrica a partir de fontes renováveis por distrito em 2005

 

Fig. 4 - Produção de energia eléctrica a partir de energias renováveis, ano 2004

Bibliografia

Sites:

       www.ageneal.pt

       www.wikipedia.org.pt

       www.energiasrenovaveis.com

       www.abcdaenergia.com

       www.tudoenergia.home.sapo.pt

       www.edp.pt

       www.web.educom.pt/fq

       www.aleph.com

       www.novaenergia.net

       www.agenciafinanceira.iol.pt

       www.carros.hsw.uol.com.br/carros-eletricos.htm

Livros:

FQ 7, Manual de Ciências Físico-Químicas 7º Ano _ 3º Ciclo do Ensino Básico, Autores – M. Neli G. C. Cavaleiro e M. Domingas Beleza, Edições ASA 

 

 

 

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