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sexta-feira, 3 de abril de 2015

ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

Estocagem de energia - de fontes renováveis –, até hoje, não armazenável, será possível algum dia? 

Uma substância muito comum em nosso dia a dia pode ser a chave para a criação de capacitores que armazenarão energia de fontes renováveis. A notícia é de 2013, mas, a discussão é extremamente pertinente para ser pautada hoje e no futuro, principalmente em nosso país onde se discute, como nunca, a questão da matriz energética

 

Sem entrar nos detalhes mais técnicos, capacitores são, basicamente, componentes eletrônicos capazes de armazenar energia – a rigor, armazenar cargas - num campo elétrico. Essa capacidade depende muito, dentre outras variáveis, de um material colocado entre duas placas metálicas polarizadas.


 Esse material, conhecido como dielétrico, deve ser o mais isolante possível para que a energia recebida através das placas seja armazenada com mais eficiência.


E como se mede essa “capacidade isolante”? Através de um valor numérico constante para cada material avaliado chamado constante dielétrica. Quanto maior for o seu valor, maior será a capacidade do capacitor de armazenar energia para uso posterior.


O material dielétrico faz com que o capacitor armazene energia mesmo na ausência de suprimento energético de fontes externas – no nosso caso de interesse, isso é particularmente importante quando uma fonte renovável não está produzindo energia. Aliás, essa é a grande desvantagem desse tipo de fonte energética: produção intermitente de energia sem capacidade, pelo menos até o momento, de armazenamento.


Já existem alguns projetos em andamento sobre esse assunto – como armazenar energia de fontes renováveis – que não se baseiam em capacitores. Eu mesmo escrevi, há algum tempo atrás, um artigo para um jornal, onde os pesquisadores se baseiam num processo químico denominado eletrólise.


Então por que, agora, surgiu a ideia de armazenar energia com capacitores, que surgiram, como conceito, em meados do século XVIII? Porque, até o momento, não se tinha descoberto um material dielétrico que satisfizesse três condições importantes para se armazenar energia em grandes quantidades:


  • Constante dielétrica elevada, ou seja, capacidade de armazenar grande quantidade de energia.
  • Uma perda dielétrica muito baixa, o que significa, praticamente, nenhum vazamento e desperdício de energia.
  • Capacidade de operar em uma ampla faixa de temperaturas.


Pesquisadores da Universidade Nacional da Austrália - ANU, na sigla em inglês - anunciaram - em julho de 2013 - ter desenvolvido um material dielétrico, que possui essas três características, à base de dióxido de titânio (TiO2). Achou estranho esse nome?


Olhe nos rótulos do seu creme dental; do seu sabão em pó para lavar roupas ou do seu bronzeador (protetor solar). Provavelmente, você verá esse nome escrito neles. Essa substância é muito utilizada em produtos do nosso dia a dia, principalmente, por suas propriedades branqueadoras – refletoras da luz branca.


Com mais desenvolvimento, esse material poderá ser usado nos chamados "supercapacitores", que armazenam enormes quantidades de energia, acabando com as limitações de armazenamento das energias renováveis e alavancando o seu crescimento de vez, para que, dessa forma, possa tornar-se, num futuro próximo, a principal fonte de energia do planeta.

domingo, 9 de setembro de 2012

ENERGIAS RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS


FONTES ENERGÉTICAS PARA O SÉCULO XXI



OS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL NO SÉCULO XX


fontes de energia
O século XX foi marcado pelo uso intenso dos chamados combustíveis fósseis[1], principalmente carvão mineral, petróleo e gás natural. O carvão mineral foi o combustível que alimentou as máquinas a vapor que deram sustentação à primeira revolução industrial em meados do século XVIII e, até hoje, é muito utilizado para manter o desenvolvimento industrial de muitas nações, principalmente a China. 

O petróleo, conhecido desde a antiguidade, começou a ser explorado comercialmente, a partir de 1859, com a perfuração do primeiro poço pelo americano Willian Drake na Pensilvânia, EUA. Tem um papel importante no cenário energético desde a segunda revolução industrial, juntamente com a eletricidade que engatinhava no final do século XIX, quando os motores à combustão interna começaram a ser desenvolvidos.

A partir da segunda metade do século XX, passou a ser o recurso energético mais utilizado por muitos países, fundamentalmente os Estados Unidos. Porém, com os dois choques do petróleo em 1973 e 1979, o mundo começou a buscar novas fontes de energia; é dessa época, por exemplo, o programa do pró-álcool brasileiro.

O gás natural, por sua vez, é extraído de reservas que, geralmente, também contêm petróleo, sendo o menos poluente dos três combustíveis fósseis. O que chamamos de gás natural é, na verdade, uma mistura de gases, cujo principal componente é o metano, muito utilizado em usinas termelétricas a gás; no Brasil, por exemplo, essas usinas são ligadas para fornecer energia elétrica sempre que os reservatórios das hidrelétricas têm o seu volume de água diminuído em determinadas épocas do ano. 

Portanto, os combustíveis fósseis tiveram, têm e ainda terão um papel importante no desenvolvimento econômico, industrial e social da humanidade. Porém, não podemos mais continuar com um modelo de desenvolvimento baseado nesse tipo de combustível, essencialmente por dois motivos: o aumento da concentração de gases de efeito estufa[2] (GEE) na atmosfera, como consequência de sua queima, e o inevitável esgotamento de suas reservas.




[1] Os combustíveis fósseis foram formados há milhões de anos por soterramento de vegetais e pequenos animais submetidos a um ambiente de altas pressões e temperaturas. Contêm grande quantidade de carbono que é lançado na atmosfera nas mais variadas formas quando queimados para a geração de energia, ou seja, há emissão, em nossa atmosfera, de átomos de carbono que estavam enterrados há milhões de anos.
[2] O efeito estufa é um fenômeno natural. Consiste na retenção de calor (radiação infravermelha) provocada por alguns gases que se localizam na troposfera (camada mais baixa da atmosfera).

TODO CO2 EMITIDO PARA A ATMOSFERA, POR QUALQUER FONTE ENERGÉTICA, CONTRIBUI PARA O AUMENTO EFETIVO DA INTENSIDADE DO EFEITO ESTUFA?



A forma gasosa mais conhecida e problemática com relação a esse aumento da intensidade do efeito estufa é a molécula de gás carbônico, CO2, conhecido, portanto, como um GEE. Mas, vamos pensar agora em uma questão bem interessante: todo CO2 emitido para a atmosfera por qualquer fonte energética contribui para o aumento efetivo da intensidade do efeito estufa?
De maneira simples, podemos entender melhor essa situação fazendo uma comparação entre dois combustíveis, um fóssil (gasolina, derivada do petróleo) e outro renovável[3] (etanol, derivado da biomassa[4]): quando queimados para produzir energia, ambos emitem gás carbônico para a atmosfera, além de outros produtos, porém, o CO2 emitido pelo etanol foi, anteriormente, absorvido pela biomassa usada na sua produção, no processo de fotossíntese, portanto ele foi “neutralizado”; no caso da gasolina, o CO2 emitido contém átomos de carbono que foram retirados da atmosfera há milhões de anos, portanto, agora, estamos realmente aumentando a quantidade de CO2 em relação à quantidade naturalmente presente no meio ambiente provocando um desequilíbrio ambiental. 

Muitos cientistas ao redor do mundo atribuem ao aumento da concentração dos GEE na atmosfera a culpa pelo que chamamos de aquecimento global[5], que gera, como consequência, as mudanças climáticas[6].

Começamos a nos preocupar com os problemas ambientais de modo mais ativo, principalmente com relação aos combustíveis fósseis, nos anos 1970, quando ocorreu a conferência de Estocolmo na Suécia em 1972. A partir dessa data, muitas conferências internacionais sobre o clima aconteceram, com destaque, por sua importância com relação aos acordos firmados pelas nações participantes, para a Rio 92 no Rio de Janeiro em 1992. Agora, em junho, foi realizada, no Brasil, a Rio + 20

Uma das discussões mais importantes dessa conferência sobre sustentabilidade, sob o slogan “The future we want” (O futuro que queremos), sem dúvida, deveria ter sido a questão energética. Essa discussão, assim como outras de grande importância, não tiveram o devido




[3] As fontes energéticas renováveis são aquelas que podem ser obtidas em um intervalo de tempo compatível com a existência humana (dias, semanas, meses, anos), diferentemente das não renováveis que estão disponíveis para a extração e consumo após milhões de anos.
[4] Insumo animal ou vegetal utilizado para a produção de combustível renovável.
[5] Elevação, não natural, da temperatura média da Terra.
[6] Alterações climáticas, tais como: elevação do nível das marés; degelo das calotas polares e acidificação dos oceanos.  

aprofundamento, principalmente, por causa da grave crise econômica europeia. Para reforçar a importância da questão energética para a humanidade, a ONU (Organização das Nações Unidas) escolheu o ano de 2012 como o “Ano da Energia Sustentável para Todos”.

ENERGIAS RENOVÁVEIS: SOLUÇÃO PARA A MATRIZ ENERGÉTICA[7] MUNDIAL?

Temos, portanto, que nos preocupar em desenvolver e aperfeiçoar novas formas de obtenção de energia, que sejam renováveis e menos poluentes, principalmente quando comparadas com os combustíveis fósseis. 

Atualmente, existem várias opções renováveis com maior ou menor grau de desenvolvimento tecnológico. As mais promissoras são a energia eólica, a solar e a obtida a partir da biomassa, além da renovável, porém já tradicional e com tecnologia bem desenvolvida, energia hidráulica. 

Não muito comentado no momento, o hidrogênio é um combustível extremamente interessante, principalmente por poder ser obtido a partir de várias fontes diferentes, como, por exemplo, o etanol, o gás metano e a água. Podemos, ainda, citar a polêmica energia nuclear que, embora não seja renovável, pois utiliza urânio como combustível, deve continuar com sua participação na matriz energética mundial.

Devemos ter em mente que, em boa parte desse século, ainda haverá a convivência entre as energias renováveis e não renováveis, sendo desejável um aumento da participação das fontes renováveis a cada ano.

Com relação a isso, observamos na matriz energética mundial atual uma participação de apenas, cerca de, 13% de renováveis. O Brasil, pelo contrário, é um dos países de matriz energética mais renovável e limpa do mundo com participação de, aproximadamente, 50% desse tipo de fonte.

As fontes de energia renováveis são importantes e necessárias, mas há uma característica, comum a todas elas, com a qual se deve ter muita atenção ao se fazer um planejamento energético: elas dependem da natureza. 

As usinas hidrelétricas, por exemplo, dependem do regime de chuvas para encher os seus reservatórios[8]. E se ocorrer um período grande de estiagem na região onde está instalada essa usina, o que se deve fazer? Por sua vez, as usinas eólicas dependem dos ventos. O que fazer quando eles não estiverem adequados para girar suas turbinas? Também há os casos das células fotovoltaicas e do sistema solar térmico que dependem do sol. E se ficar nublado muito tempo, o que será da energia solar? Já os biocombustíveis dependem das condições climáticas de plantio. E se a safra de uma determinada




[7] Matriz energética pode ser definida como um conjunto de fontes energéticas.
[8] Existem as chamadas usinas a fio d’água que dependem muito mais do curso do rio, pois têm reservatórios muito pequenos.

cultura utilizada para a produção de um biocombustível ou do etanol estiver comprometida por um determinado período?

Além disso, existem muitas outras questões que devem ser estudas: alguns biocombustíveis competem com a produção de alimentos; para se construir painéis fotovoltaicos utilizam-se combustíveis fósseis; as usinas eólicas fazem barulho e podem provocar acidentes com pássaros migratórios; a construção de usinas hidrelétricas causa grande impacto ambiental e social; o armazenamento de boa parte das energias renováveis ainda está longe de uma solução ideal ou compatível com sua necessidade.

Portanto, ao se fazer um planejamento energético, não se deve pensar apenas em um ou outro aspecto, deve-se pensar o todo. Não há como, na atualidade, gerar toda a energia necessária para o consumo de um país apenas com fontes renováveis.

Não se descobriu, até agora, como gerar energia sem causar algum tipo de impacto, mesmo no caso das renováveis. Então, em um futuro próximo, ainda no século XXI, com mais pesquisa, estudo, tecnologia, eficiência energética e, principalmente, foco na energia distribuída - que vale um outro post -, talvez consigamos chegar a um mundo mais sustentável[9] e menos poluído, mas com energia para todos, porque sem ela, não haverá desenvolvimento e inclusão social e econômica, necessária para tanta gente ao redor do mundo.




[9] Desenvolvimento sustentável é aquele que satisfaz as necessidades das gerações atuais sem prejudicar a capacidade das gerações futuras de satisfazer as suas necessidades.


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