O mundo já alcançou o marco assombroso de 7 bilhões de pessoas e, segundo estudos da Organização das Nações Unidas (ONU), a quantidade de habitantes do planeta promete se estabilizar nos 9 bilhões em 2050. Como consequência, esse aumento obriga e estimula a procura de meios para a obtenção de energia em abundância. Mas, diante do atual quadro de crise ambiental, uma condição básica se impõe: qualquer nova tecnologia deve partir do pressuposto de que é preciso evitar ao máximo mais agressões ao meio ambiente. Assim, o desafio atual é investir em tecnologias inovadoras e não poluidoras. Para tanto, muitos projetos que respeitam essa cláusula já estão em andamento. Dentre eles, aqui são expostos alguns.
Energia eólica sem turbinas
Nas últimas décadas tem se tornado popular a utilização de turbinas eólicas para geração de eletricidade. Para produzir eletricidade o eixo da turbina deve ser conectado a um gerador elétrico. Como as velocidades de rotação da turbina são baixas, na maioria das aplicações é necessário utilizar um multiplicador de velocidades entre o eixo da turbina e o do gerador. Os geradores para essa aplicação devem ser pequenos e leves já que devem ser alojados no alto da torre que suporta o conjunto gerador. A energia gerada é transferida para o sistema elétrico ou para baterias, para ser armazenada ou utilizada¹.
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| Figura 1: Diagrama esquemático de um gerador eólico [4]. |
Contudo, engenheiros estão apostando em um novo tipo de produção de energia eólica, que não consiste na ideia de fazer uma turbina eletromagnética girar, mas sim na ideia da piezoeletricidade: efeito descoberto em 1880 pelos irmãos Pierre e Jacques Currie (físicos franceses) que consiste na propriedade que alguns materiais minerais – como cristais, cerâmicas nanométricas, entre outros – têm de gerar corrente elétrica quando deformados por uma pressão mecânica; desde então, essa descoberta originou várias aplicações comerciais, desde o luminoso da sola de tênis infantil até setores da medicina¹. Com isso, o uso baseado nessa técnica ganha corpo entre pesquisadores: o de produzir energia elétrica por meio de uma fonte inesgotável que não polui. Assim, é possível utilizar a força dos ventos para produzir eletricidade através dessa tecnologia, como também produzi-la sob o asfalto à medida que houver tráfego de carros ou de pessoas.
O projeto para a geração de energia através dos ventos pela piezoeletricidade procede da seguinte forma: hastes de fibra de carbono com aproximadamente 60 metros de altura são construídas em cima de bases de concreto de aproximadamente 20 metros de diâmetro, cada haste contém em sua base discos de cerâmica construídos com material piezoelétrico que irão gerar corrente à medida que o vento fizer as hastes oscilarem, causando uma variação de pressão (compressão) nas cerâmicas e, assim, gerando corrente elétrica. À medida que as hastes oscilam a cerâmica na base feita com material piezoelétrico é pressionada gerando corrente elétrica³.
O primeiro parque para a produção desse tipo de energia foi construído na cidade planejada de Masdar, próximo a Abu Dhabi e o parque possui 1203 hastes para a geração desse tipo de energia.
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Figura 2: Partículas de
cerâmica nanométrica
que compõem o material
piezoelétrico².
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| Figura 3: Parque piezoeólico na cidade planejada de Masdar, próximo a Abu Dhabi³. |
- Aerogerador Vortex Bladeless
A Vortex Bladeless é uma turbina eólica que não possui hélices. O modelo, criado pela empresa espanhola de mesmo nome, promete ser mais eficiente e ambientalmente correta do que os tradicionais, que possuem forma semelhante a um cata-vento. De acordo com a fabricante, o aerogerador baseia-se num fenômeno aerodinâmico denominado de “vorticidade”, no qual o vento que flui ao redor de uma estrutura cria um padrão de pequenos vórtices. Essas aerodinâmicas são suficientes para fazer uma estrutura fixa oscilar e entrar em ressonância com as forças laterais do vento [7,8].
As oscilações provocadas na estrutura em formato de torre – composto por um mastro fixo, um gerador de energia e um cilindro oco de fibra de vidro – são tecnologicamente maximizadas e aproveitadas pelo aerogerador Vortex Bladeless, que converte a energia mecânica desse movimento em energia elétrica. Segundo a empresa, o Vortex coleta 30% menos energia na mesma área que as usinas tradicionais, mas a estrutura é tão mais barata que os custos para a mesma produção seria 40% menor. Além disso, as despesas operacionais do sistema também são 50% mais baratas [8].
O efeito da vorticidade pode ser incrivelmente poderoso, um exemplo do poder da vorticidade foi verificado no famoso acontecimento na ponte Tacoma Narrows, que ao ser atingida por fortes ventos começou a contorcer-se como se fosse flexível acabando por cair sobre o rio Tacoma apenas alguns meses após a sua abertura em 1940 [7].
Até o momento o protótipo foi testado e aprovado apenas em experiências realizadas em túneis de vento. No entanto, a empresa já prepara testes ao ar livre, para garantir a eficiência esperada para o projeto. O primeiro modelo que será apresentado é a Vortex Mini com potência de 4 KW com uma torre de 12.5 metros, modelo que será apresentado para o mercado residencial e outras aplicações eólicas de pequena escala. Em desenvolvimento encontra-se outra versão, a Vortex Gran para aplicações eólicas de grande escala com uma potência superior a 1 MW [7, 8].
Além dos benefícios em termos financeiros, o modelo não oferece riscos às aves, nem provoca ruídos, como ocorre com as turbinas eólicas tradicionais equipadas com pás. Por isso, os ambientalistas vêm aprovando esse novo método de produção de energia através dos ventos.
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| Figura 4: Aerogerador sem hélices pode revolucionar energia eólica [7]. |
- Geradores de Eletricidade Voadores (FEGs) e planadores do WPI
Outra pesquisa inovadora referente à energia eólica (com turbina, mas diferente das atuais) está sendo desenvolvido pelo australiano Bryan Roberts, professor de engenharia da Universidade de Tecnologia, em Sydney (Austrália), e membro da Sky Wind Power, companhia com sede em San Diego (EUA). O objetivo é construir planadores com rotores, chamados de "Geradores de Eletricidade Voadores" (FEG, na sigla em inglês), para que se possa alcançar uma altitude de pelo menos um quilômetro, região onde os ventos são ainda mais fortes. Antes de aterrissarem, os rotores enviam a energia gerada para baixo por meio de um fio condutor com quilômetros de extensão. Uma das vantagens desses planadores é o de poder acompanhar o sentido dos ventos. Essa concepção alternativa, no entanto, ainda tem de ser aprimorada. A falta de investimento é um dos fatores responsáveis pelas deficiências [5].
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Figura 5: Concepção artística das FEGs, planadores que transformam energia eólica em elétrica [5].
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Trabalho semelhante é desenvolvido nos EUA pelo Instituto Politécnico de Worcester (WPI, em inglês). Diferentemente dos FEGs, os planadores do WPI flutuam e, quando os ventos os atingem, produzem solavancos e pulsos nos fios, que carregam de energia um gerador no solo. Os primeiros modelos parecem máquinas do século 19, mas funcionam bem [5].
A energia Solar no espaço
O Sol é a maior fonte de energia que abastece a Terra, responsável pela origem de quase todas as outras formas de energia. A energia proveniente do Sol aquece a atmosfera de forma desigual, gerando a circulação atmosférica e o ciclo das águas, de modo que os ventos são aproveitados nos parques eólicos e o represamento possibilita a geração hidrelétrica. Os combustíveis fósseis (como o petróleo, o carvão e o gás natural), que vêm da deterioração de matéria orgânica, e renováveis (como a biomassa), receberam a energia para o seu desenvolvimento da radiação solar [6].
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| Figura 6: Aspecto de um módulo fotovoltaico [4] |
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Figura 7: Torre sola [6]
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No entanto, uma empresa em ascensão com o nome Solaren Corp., afirma ter destravado o potencial energético solar do espaço. O projeto consiste em por painéis na órbita terrestre para captar os raios solares no espaço, onde são mais fortes. A ausência dos filtros atmosféricos da Terra, das nuvens e dos ciclos de dia e noite torna as bases espaciais uma fonte estável de energia. Além disso, a luz do sol que atinge os painéis pode ser dez vezes mais poderosa do que a que chega à superfície terrestre [5].
Mas como enviar a energia captada a Terra? Segundo Gary Spirnak, chefe executivo da Solaren, a tecnologia de transmissão está baseada no que é usado hoje pelos satélites de comunicação. Os painéis captariam energia solar, que seria convertida em eletricidade pelos satélites; estes, por sua vez, mandariam a energia às nossas redes de eletricidade por meio de ondas de rádio. No momento, para o pessoal da Solaren o maior desafio dos engenheiros é a verba. Enquanto o investimento para tecnologias de energia renovável costuma ficar entre R$ 210 milhões e R$ 420 milhões, o projeto das fazendas espaciais de energia solar exigiria entrar na casa dos bilhões [5].
Aguardem mais postagens do Bloco Energias do Futuro!
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] STANO JÚNIOR, Ângelo & TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio. Energias renováveis. Revisão Ângelo Stano Júnior e Adriana Barbosa; colaboração Camila Rocha Galhardo; editoração e arte- final Adriano Silva Bastos. Itajubá, MG: FAPEPE, 2007, p.23.
[2] SILVEIRA, Evavildo. Eletricidade do aperto: Pesquisadores desenvolve material que gera energia elétrica quando pressionado. Disponível em: < http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2012/07/072-075-171.pdf?be076b>. Acesso em: 20/02/1015.
[3] Papo Nerd. Possíveis fontes de energia do futuro. Disponível em: <http://papo-nerd.blogspot.com.br/2010/12/possiveis-fontes-de-energia-do-futuro.html>. Acesso em: 22/02/2015.
[4] STANO JÚNIOR, Ângelo & TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio. Energias renováveis. Revisão Ângelo Stano Júnior e Adriana Barbosa; colaboração Camila Rocha Galhardo; editoração e arte- final Adriano Silva Bastos. Itajubá, MG: FAPEPE, 2007, p. 09, 12, 43.
[5] Energias do futuro. Revista Planeta Terra. Edição 441-Julho/2009. Disponível em: < http://revistaplaneta.terra.com.br/secao/ciencia/energias-dofuturo>. Acesso em: 06/07/2014 às 13:32.
[6] Companhia Energética de Minas Gerais. Alternativas Energéticas: uma visão Cemig. Belo Horizonte: Cemig, 2012. Disponível também em: http://www.cemig.com.br/Inovacao/AlternativasEnergeticas, < http://cemig20/Inovacao/AlternativasEnergeticas>.
[7] Portal energia. Aero gerador sem hélices pode revolucionar energia eólica. Disponível em: <http://www.portal-energia.com/aerogerador-sem-helices-pode-revolucionar-energia-eolica/>.
[8] Ciclo vivo. Turbina eólica sem hélices promete ser mais eficiente, barata e segura. Disponível em: <http://ciclovivo.com.br/noticia/turbina-eolica-sem-helices-promete-ser-mais-eficiente-barata-e-segura>
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