BIOMASSA - - A Energia da Lenha, Lixo e Resíduos Agrícolas

Colheitas como o milho são bem moídas e separadas nos seus componentes de açucares os açucares são destilados para fazer etanol que pode ser utilizado como um combustível alternativo que liberta dióxido de carbono que é reabsorvido pelas colheitas originais

BIOMASSA - - A Energia da Lenha, Lixo e Resíduos Agrícolas

A biomassa é material orgânico que tem armazenado luz solar na forma de energia química. Os combustíveis da biomassa incluiem a lenha, resíduos de lenha, palha, estrume, cana de açúcar e muitos outros derivados de um variedade de processos agrícolas. Quando queimada, a energia química é libertada como calor. Se tiveres uma lareira, a lenha que tu queimas nela é um combustível de biomassa. O que nós agora chamamos de biomassa era a principal fonte de aquecimento das casas e outros edifícios durante milhares de anos. Na verdade, a biomassa continua a ser uma grande fonte de energia em muito do mundo em desenvolvimento.

A cana de açúcar é um bom exemplo da colheita de cereais de biomassa. O seu principal produto comercial, o açúcar, é extraído da cana, removendo o sumo; o remanescente da planta, chamado de “bagaço”, ainda contém a energia química do sol. Como qualquer biomassa, o bagaço produz calor quando queimado. O Etanol, outro combustível da biomassa, é um álcool destilado principalmente do milho. Durante os últimos 20 anos, tem sido misturado com gasolina para utilização nos carros. Utilizar etanol na gasolina significa que nós não queimámos tanto combustível fóssil nos nossos carros.

As pessoas estão a tentar desenvolver formas de queimar mais biomassa e menos carvão e outros combustíveis fósseis. Quando queimada, a biomassa liberta dióxido de carbono, um gás de efeito de estufa. Mas quando os cereais da biomassa são cultivados, uma quantidade equivalente de dióxido de carbono é consumida através da fotossíntese.

O verdadeiro benefício ambiental da biomassa irá aparecer quando nós pudermos utilizar grandes quantidades de biomassa para produzir electricidade, assim reduzindo a quantidade de consumo de combustíveis fósseis. Esta é uma fotografia do combustível biomassa, provavelmente placas de madeira, sendo armazenadas para posterior utilização numa caldeira. Os agricultores estão a experimentar “cereais de lenha” (principalmente pequenas árvores de choupas) para verem se os podem cultivar de forma barata e abundante.

HIDROELÉCTRICA - A Energia a parir da Água em Movimento

Das fontes de energia renovável para produzir electricidade, a hidroeléctrica é a mais frequentemente utilizada. Contam para 9 por cento da produção portuguesa e 82% da produção das energias renováveis em 2001. É uma das mais antigas fontes de energia e foi utilizada há milhares de anos atrás para mover as rodas de pás para, por ex., moer o grão.

Até essa altura, o carvão era o único combustível utilizado para produzir electricidade. Porque a fonte de energia da hidroeléctrica é a água, as centrais de energia hidroeléctrica têm de ser localizadas numa fonte de água. Portanto, não foi até que a tecnologia para transmitir electricidade ao longo de grandes distâncias foi desenvolvida que a hidroelectricidade se tornou largamente utilizada.

A energia mecânica é obtida pela orientação, aproveitamento ou abertura de canais da água em movimento. A quantidade de energia disponível na água em movimento é determinada pelo seu curso ou queda. O curso veloz da água num grande rio, transporta uma grande quantidade de energia no seu curso. Pelo que, também, com a água a descer rapidamente a partir de um ponto alto, como as Cataratas de Niagara, em Nova Iorque. Em ambas as situações, a água corre por um tubo ou comporta, depois vai contra e faz mover lâminas numa turbina para fazer girar um gerador para produzir electricidade. No sistema corrido-do-rio, a força da corrente aplica a pressão necessária, enquanto num sistema de armazenamento, a água é acomulada em reservatórios criados por barragens, depois libertada quando a procura por electricidade é alta. Ao mesmo tempo, as barragens ou lagos são utilizados para passeios de barco e pesca e, frequentemente, os rios por trás das barragens fornecem oportunidades para desportos radicais como rafting e passeios de kayakes.

Muitas pessoas vêm a energia hidroeléctrica como o combustível ideal para a produção de electricidade porque, ao contrário dos combustíveis não renováveis utilizados para produzir electricidade, é praticamente grátis, não existem produtos de resíduos e a hidroelectricidade não polui a água ou o ar. Contudo, é criticada porque muda o ambiente ao afectar os habitats naturais. Por exemplo, os salmões têm de subir a maré para os seus locais de desova para reprodução, mas as várias barragens podem servir de obstáculo. Diferentes abordagens para resolver este problema têm sido utilizadas, incluindo a construção de “escadas de peixes”, as quais ajudam o salmão a “subir” a barragem para os locais de desova.

Casca de castanha produz energia

A Sortegel, empresa ligada à transformação de castanha, vai aproveitar as cascas daquele fruto para produzir energia. Trata-se de um projecto de co-geração de energia que pretende reduzir o consumo excessivo de gás da fábrica instalada em Sortes (Bragança), na ordem das 220 toneladas por ano. Com o novo método a poupança energética é significativa, cerca de 100 toneladas de gás/ano, o que equivale entre 74 a 99 mil euros.

Através da introdução na produção de vapor de um equipamento apropriado vai produzir-se gás a partir da casca da castanha que é transformada na unidade, fazendo a reciclagem do subproduto. O projecto tem também a componente de protecção ambiental. "Faz-se a utilização do resíduo primário e secundário, poeira fina, que é reintroduzido na combustão integral do resíduo, o que faz com que haja menos emissão de efluentes, já que os filtros de água fazem a filtragem dos fumos e não haverá emissões de partículas para a atmosfera", explicou Álvaro Coto, presidente do Conselho de Administração da Sortegel.

É um projecto inovador, no que respeita à transformação da castanha, que exige um grande consumo de vapor para o descasque. O processo já é usado no sector da cortiça e, agora, foi adaptado para os resíduos da castanha.

A empresa também quer poupar água e instalou para o efeito um sistema de reciclagem, através de um circuito de condução onde se faz o transporte dos resíduos sólidos do segundo descasque, que é encaminhado para um extractor que extrai os sólidos e reintroduz a água no circuito para voltar a fazer o transporte dos resíduos.

A Sortegel trabalha anualmente entre 7 a 8 toneladas de castanha e exporta cerca de 90% da produção de castanha.

ENERGIA GEOTÉRMICA - Energia do Interior da Terra

A energia vulcânica não pode ser aproveitada (controlada e recolhida), mas em alguns locais, o calor da Terra, chamado de energia geotérmica, pode ser recolhido. Geralmente, os engenheiros tentam recolher este calor em locais onde a crusta terrestre é fina ao fazer perfurações pela crusta e permitindo que o calor escape, quer como vapor ou como água muito quente. Tubos transportam a água quente para ma central, onde é permitido que algum do vapor “brilhe” ou se separe da água. Esse vapor faz depois mover uma turbina-gerador para fazer electricidade.

A energia geotérmica foi pela primeira vez utilizada para produzir electricidade em Itália, em 1903. em Portugal, ela é aproveitada nos Açores. A produção a partir de fontes geotermais é, portanto, “específica de um sítio”, significando que a produção é apenas possível em poucos sítios com condições geológicas únicas (como os Açores).

A energia geotérmica pode ser utilizada como uma eficiente fonte de calor em pequenas aplicações de utilização final, tais como as estufas, mas os consumidores têm de estar localizados perto da fonte de calor. A capital da Islândia, Reykjavik, é aquecida principalmente por energia geotérmica.

A energia geotérmica tem um grande benefício ambiental porque ela contrabalança a poluição do ar que teria sido produzida se os combustíveis fósseis fossem a fonte de energia. A energia geotérmica tem um impacto muito pequeno no solo – os poucos acres utilizados parecem com um complexo fabril de uma indústria suave. Uma vez que a água levemente mais fria é reinjectada no terreno, existe apenas um impacto menor, excepto se existir um campo de géiseres naturais por perto.

TORRE DE ENERGIA SOLAR

Uma torre de energia solar ou um receptor central produz electricidade a partir dos raios solares focando a energia solar concentrada num trocador de calor (receptor) montado numa torre. Este sistema utiliza centenas de milhares de espelhos planos que acompanham o sol, chamados de helioestátos, para reflectir e concentrar a energia do sol numa torre receptora central. A energia pode ser concentrada até 1500 vezes a energia que vem do sol. As perdas de energia a partir do transporte de energia térmica são minimizadas na medida em que a energia solar está a ser movida directamente através de um meio de transferência para uma localização central, tal como através das parabólicas.

As torres de energia têm de ser grandes para serem económicas. Esta é uma tecnologia promissora para centrais eléctricas de grande escala ligadas à rede nacional. Embora as torres de energia estejam nos seus primeiros passos de desenvolvimento, comparadas com a tecnologia das parabólicas, numerosas fábricas de testes têm sido construídas por todo o mundo.

PRATO SOLAR

Um sistema de prato/motor solar utiliza colectores solares concentradores que acompanham o sol em 2 eixos, concentrando a energia no ponto focal do prato porque está sempre apontado para o sol. A taxa de concentração do prato solar é muito maior do que a do solar directo, normalmente acima de 2000, com uma temperatura de fluído de trabalho acima dos 750º C. o equipamento de produção de energia utilizado com um prato solar pode ser montado no ponto focal do prato, fazendo-o apropriado para operações remotas ou, tal como o solar directo, a energia pode ser recolhida a partir de várias instalações e convertido em electricidade num ponto central.

O engenho num prato/motor solar converte o calor em energia mecânica comprimindo o fluído de trabalho quando está frio, aquecendo o fluído de trabalho comprimido e depois expandindo o fluído através de uma turbina ou com um pistão para produzir trabalho. O engenho é anexado a um gerador eléctrico para converter a energia mecânica em energia eléctrica.

Energia Solar: ATRAVÉS DA PARABÓLICA

O através da parabólica é dos sistemas concentradores o mais avançado. Esta tecnologia é utilizada nas maiores centrais do mundo de energia solar térmica ligadas à rede nacional.

O colector através da parabólica tem um reflector linear em forma de parabólica que foca a radiação do sol num receptor linear localizado no centro da parabólica. O colector acompanha o sol ao longo de um eixo de este para oeste durante o dia para garantir que o sol é continuamente focado no receptor. Devido, nomeadamente à sua forma parabólica, o sol é concentrado cerca de 30 a 100 vezes a sua intensidade normal (taxa de concentração) num tubo receptor localizado ao longo da linha focal da parabólica, atingindo temperaturas operativas de mais de 400º C.

Um campo de colectores consiste num grande campo de colectores de parabólicas directas de acompanhamento de eixo-simples. O campo solar é modular na natureza e é composto de muitas filas paralelas de colectores solares alinhados num eixo horizontal norte-sul. Um fluído de trabalho (transferência de calor) é aquecido à medida que circula através dos receptores e regressa para uma série de trocas de calores numa localização central onde o fluído é utilizado para produzir vapor superaquecido de alta pressão. O vapor é depois alimentado para um gerador/turbina de vapor convencional para produzir electricidade. Depois de o fluído de trabalho passar pelas trocas de calores, o fluído arrefecido volta a circular pelo campo solar. A central é usualmente concebida para o operar a 100% utilizando apenas energia solar, dada a suficiente energia solar. Contudo, todas as centrais são híbridas (solares e fósseis) pois têm uma capacidade de alimentação a combustíveis fósseis que podem ser utilizados como suplemento para completarem a saída de energia solar durante os períodos de menor energia solar.

Energia solar nos futuros edifícios públicos

A autarquia de Vila Real vai elaborar regulamentação que incentive a utilização de energias renováveis em habitações a partir de determinadas volumetrias. A edilidade vai também exigir que todos os edifícios públicos a construir sejam equipados com sistemas fotovoltaicos (painéis solares). A intenção foi manifestada pelo presidente da Câmara de Vila Real, Manuel Martins. "Tudo faremos para que todos os edifícios públicos que se sejam edificados sejam dotados de equipamentos que permitam o uso de energias limpas, nomeadamente a que advém dos raios solares. Julgo que estamos a contribuir para evitar o consumo de energias tradicionais, concretamente as fósseis, porventura mais poluentes" acrescentou.

Manuel Martins adiantou que "a Câmara de Vila Real, vai regulamentar, em termos urbanísticos, de modo a exigir que as habitações, a partir de um certo montante e volumetria, passem obrigatoriamente a ter incorporados sistemas fotovoltaicos". O presidente da Câmara acrescentou que as próximas obras de interesse público a construir em Vila Real obedecerão já às novas regras de utilização obrigatória de colectores solares, o que acontecerá com as novas piscinas municipais, o pavilhão gimnodesportivo, o Palácio de Congressos e o Centro de Ciência Viva.

De referir que, em Portugal Continental, apenas 1% das habitações possuem equipamentos de energia solar. O uso dos colectores solares aplica-se, predominantemente, no aquecimento de piscinas, águas e produção vapores . Vila Real é uma das zonas do país com maior potencial em matéria de exposição à luz solar.

Calor Solar Térmico

As principais aplicações da energia solar térmica na actualidade são o aquecimento de piscinas, o aquecimento de água para utilização doméstica e o aquecimento de edifícios. Para estes propósitos, a prática geral é o uso de colectores de energia solar de pratos planos com uma orientação fixada.

Quando um aquecimento de edifícios é a principal consideração, a mais alta eficiência de um colector de prato plano fixado é obtida se estiver virada aproximadamente para sul e se inclinar num ângulo para o horizonte igual à latitude mais cerca de 15 graus.

Os colectores solares classificam-se em duas grandes categorias: não concentrante e concentrante.

No tipo não concentrante, a área colectora (isto é, a área que intercepta a radiação solar) é a mesma que a área absorvente (i.e., a área absorvendo a radiação).

Nos colectores concentrantes, a área interceptando a radiação solar é maior, por vezes centenas de vezes mais, do que a área absorvente. Onde as temperaturas abaixo de cerca de 90 graus centígrados são suficientes, tais como para o aquecimento de espaços, os colectores de pratos planos do tipo não concentrante são geralmente utilizados.

Existem muitos desenhos de colectores de pratos planos mas geralmente todos consistem de (1) um prato plano absorvedor, o qual intercepta e absorve a energia solar, (2) uma cobertura transparente que permite à energia solar passar mas reduz a perda de calor do absorvedor, (3) um fluído (ar ou água) de transporte de calor a deslizar por tubos para remover calor do absorvedor, e (4) uma retaguarda de isolamento de calor.

Os sistemas de aquecimento solar de espaços podem ser classificados como passivos ou activos. Nos sistemas de aquecimento passivos, o ar é circulado junto a uma superfície de aquecimento solar e através do edifício por convecção (i.e, o ar quente menos denso tende a elevar-se enquanto o ar fresco menos denso move-se em sentido descendente) sem a utilização de equipamento mecânico. Nos sistemas de aquecimento activos, ventoinhas e bombas são utilizadas para circular o ar ou o fluído absorvente do calor.

CENTRAIS ELÉCTRICAS SOLAR TÉRMICAS
As centrais eléctricas térmicas utilizam os raios solares para darem calor a um fluído, a partir do qual os sistemas de transferência de calor podem ser usados para produzir vapor. O vapor, por sua vez, é convertido em energia mecânica numa turbina e em electricidade a partir de um gerador convencional acopulado à turbina. A produção de energia solar térmica é essencialmente igual às das tecnologias convencionais, excepto que nas tecnologias convencionais a fonte de energia é a partir de energia armazenada nos combustíveis fósseis libertados devido às altas temperaturas necessárias para o fluído de trabalho. Os 3 tipos de centrais solar térmicas em utilização ou em desenvolvimento são: através da parabólica, prato solar e torre de energia solar.

Energia Fotovoltáica

A energia fotovoltáica é a conversão da luz solar em electricidade através de uma célula fotovoltaica (PVs), vulgarmente chamada de célula solar. Uma célula fotovoltáica é um aparelho não mecânico usualmente feito a partir de tiras de silicone.

A luz solar é composta de fotões, ou partículas de energia solar. Estes fotões contém várias quantidades de energia correspondentes a diferentes comprimentos de onda do espectro solar. Quando os fotões atacam uma célula fotovoltáica, eles podem ser reflectidos, atravessarem ou ser absorvidos. Apenas os fotões absorvidos fornecem energia para produzir electricidade. Quando suficiente luz solar (energia) é absorvida pelo material ( um semicondutor), os electrões são desalojados dos átomos dos materiais. Um tratamento especial da superfície do material durante o seu fabrico faz com que a superfície frontal da célula seja mais receptiva a libertar electrões, pelo que estes normalmente migram para a superfície.

Quando os electrões abandonam a sua posição, são formados buracos. Quando muitos electrões, cada um transportando uma carga negativa, viajam em direcção à superfície frontal da célula, o desequilíbrio resultante da carga entre a frente das células e as superfícies traseiras criam um potencial de voltagem como os terminais positivos e negativos de uma pilha. Quando duas superfícies são ligadas através de uma carga externa, a electricidade corre.

A célula fotovoltáica é o bloco de construção básico de um sistema PV. Células individuais variam de tamanho ao longo de cerca de 1 cm a 10 cm. Contudo, uma célula apenas produz 1 ou 2 watts, que não são energia suficiente para a maioria dos aparelhos. Para aumentar a saída de energia, as células são electricamente ligadas num módulo embrulhado estanque ao tempo. Os módulos podem ser ainda mais ligados para formar uma fileira. Este termo fileira refere-se a toda a central eléctrica, quer seja feita de um ou milhares de módulos. Todas os módulos necessários podem ser ligados para formar o tamanho das fileiras (saídas de energia) necessárias.

A actuação de uma fileira fotovoltáica está dependente da luz solar. As condições climáticas (exs: nuvens, nevoeiro) têm um efeito significativo na quantidade da energia solar recebida por uma fileira de PV e, em troca, a sua actuação. A maioria da “actual tecnologia” de módulos fotovoltáicos é cerca de 10% eficiente na conversão da luz solar em electricidade estando a ser feitas mais investigações para aumentar esta eficiência para 15%.

A célula pv foi descoberta em 1954 pelos investigadores da companhia telefónica Bell ao examinarem a sensibilidade à luz solar de uma devidamente preparada borracha de silicone. Começando no início dos anos 50, as pv’s eram utilizadas para darem energia aos satélites espaciais americanos. O sucessor dos PVs no espaço proporcionou utilizações comerciais da tecnologia pv. Os sistemas fotovoltáicos mais simples dão energia a muitas das pequenas calculadoras e relógios de pulso usados diariamente. Sistemas mais complicados fornecem electricidade para bombear água, fazer funcionar equipamentos de comunicação e mesmo para fornecer electricidade às nossas casas.

A conversão fotovoltáica é útil por variadas razões. A conversão a partir da luz solar para electricidade é directa, pelo que sistemas de geradores mecânicos volumosos são desnecessários. A característica modular da energia fotovoltáica permite que as fileiras sejam instaladas rapidamente e em qualquer trabalho requerido ou permitido.

De salientar ainda que o impacto ambiental de um sistema fotovoltáico é mínimo, não requerendo água para arrefecimento do sistema e não gerando subprodutos. As células fotovoltáicas, como as pilhas, produzem corrente directa (DC) que é geralmente usada para pequenas cargas (equipamento electrónico). Quando a DC das células fotovoltáicas é utilizada para aparelhos comerciais ou vendida a empresas eléctricas usando a Rede Eléctrica nacional, tem de ser convertida em corrente alternativa (AC) usando inversores, aparelhos sólidos que convertem a energia DC em AC.

Energia Solar – a Energia do Sol

O sol tem produzido energia há milhões de anos. A energia solar é a radiação solar que atinge a Terra.

A energia solar pode ser convertida directamente ou indirectamente noutras formas de energia, tais como o calor e a electricidade. Os maiores obstáculos (problemas ou questões a ultrapassar) da energia solar são: (1) a maneira intermitente e variável pela qual ela chega à superfície terrestre e (2), a grande área requerida para a recolher a um nível satisfatório.

A energia solar é utilizada para aquecer a água para uso doméstico, o aquecimento do espaço de prédios, para a secagem de produtos agrícolas e para produzir energia eléctrica.

Em 1830, o astrónomo britânico John Herschel utilizou uma caixa de recolha de energia solar para cozinhar comida durante uma expedição a África. Agora, as pessoas estão a tentar utilizar a energia solar para muitas coisas.

As empresas eléctricas estão a tentar a fotovoltáica, um processo pelo qual a energia solar é convertida directamente em electricidade. A electricidade pode ser produzida directamente da energia eléctrica utilizando aparelhos fotovoltáicos ou indirectamente a partir de geradores a vapor utilizando colectores solares térmicos para aquecer um fluído em movimento.