Usinas: Eolicas E Hidroelétrica

USINA HIDROELÉTRICA

Uma usina hidrelétrica pode ser definida como um conjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica, através de aproveitamento do potencial hidráulico existente num rio.

A geração de energia está associada à vazão do rio, isto é, à quantidade de água disponível em um determinado período de tempo e à altura de sua queda. Quanto maiores são os volumes de sua queda, maior é seu potencial de aproveitamento na geração de eletricidade, pois quando um corpo cai ele ganha velocidade e consequentemente ganha energia; a queda não precisa ser, necessariamente, na vertical, podendo também ser um plano inclinado. Com base nesse principio, as usinas hidrelétricas funcionam da seguinte forma: existe uma barragem construída, com o intuito de conter a água, está que uma vez represada é direcionada por dutos até a entrada da turbina, possuindo alta energia potencial gravitacional devida a altura da barragem. A turbina é constituída por pás responsáveis por transformar o movimento linear da água em movimento circular (semelhante à da roda dos gregos). A turbina por sua vez é acoplada a um gerador elétrico responsável por converter a energia mecânica em energia elétrica. Contudo a tensão gerada por esse gerador é baixa, sendo necessária uma elevação de tensão para reduzir as perdas de energia durante a transmissão.

As turbinas, responsáveis parcialmente pela geração de energia, são constituídas por diversas partes, entre elas o estator e rotor. No estator a corrente elétrica pode ser gerada através de um modo explicado pela lei de Faraday, onde, basicamente, ocorre pela rotação de um campo magnético gerado por imãs ou eletroímãs, desta forma a energia mecânica é dada através da rotação do rotor, e transformada em energia elétrica nas espiras do mesmo (não há transferência de energia de um para o outro); ou por outro modo, explicado pela força de Lorentz, em que a corrente é produzida pela movimentação de partes metálicas em relação ao campo magnético preso, logo há uma transmissão de energia cinética do rotor para o estator, que é responsável pera geração da eletricidade.

 Cálculos:

Durante a queda d’água a energia potêncial gravitacional é convertida em outras energias de forma não conservativa, devido a forças externas:

Epotencial: massa X gravidade X altura

Onde a massa é em kg, a gravidade expressa por 9,8 m/s2 e a altura em m.

Desconsiderando as forças dissipativas de energia, podemos calcular o trabalho realizado durante a queda d’água.

Trabalho = força X distância

Ecinética: 0,5 X massa X velocidade2

Trabalho = EcB - EcA

Logo, o trabalho da queda é a diferença da energia cinética em dois pontos diferentes.

Nas turbinas há a transformação de energia mecânica em energia elétrica.

USINA EÓLICA

A energia eólica produzida a partir da força dos ventos é abundante, renovável, limpa e disponível em muitos lugares. Essa energia é gerada por meio de aero gerador, nas quais a força do vento é captada por hélices ligadas a uma turbina que aciona um gerador elétrico. A quantidade e de energia transferida é função da densidade do ar, da área coberta pela rotação das pás (hélices) e da velocidade do vento.

A energia dos ventos, conhecida como eólica, é utilizada há muitos anos, para realizar trabalhos como bombear água, moer grãos e barcos à vela. Recentemente, passou a ser considerada uma das mais promissoras fontes alternativas de energia. Em uma usina eólica, a conversão da energia é realizada por meio de um aero gerador, ou seja, um gerador de eletricidade acoplado a um eixo que gira com a força do vento nas pás da turbina. Para isso, os ventos precisam ter velocidade média anual superior a 3,6 metros por segundo. Além disso, as turbinas eólicas podem ser utilizadas em conexão com redes elétricas já existentes ou em lugares isolados.

 Como calcular a energia eólica:

O vento é constituído por moléculas de ar em movimento que têm massa embora não muita. Qualquer objeto em movimento com massa transporta Energia Cinética numa quantidade que se traduz pela equação:

Energia Cinética = 0,5 x Massa