Baixe Energias do Futuro e outras Trabalhos em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! Universidade Tuiuti Do Paraná Edson Santos Pereira Junior Lucas Maba Wandrey Luiz Renan Arteiro Bueno Thiago Reded Ramos Rodrigo Luiz Zonta Energias do futuro Curitiba 2016 Universidade Tuiuti Do Paraná Edson Santos Pereira Junior Lucas Maba Wandrey Luiz Renan Arteiro Bueno Thiago Reded Ramos Rodrigo Luiz Zonta Energias do futuro Trabalho apresentado à disciplina de Máquinas Térmicas da Universidade Tuiuti do Paraná. Orientador: Prof. Paulo Lagos Curitiba 2016 O termo eólico é originário do latim aeolicus, que pertence a Éolo, Deus do vento na mitologia grega. A energia eólica já é utilizada desde a antiguidade, para mover barcos ou para movimentar moinhos de grãos. Tem-se conhecimento que o vento é a movimentação de ar ao longo da atmosfera, devido às diferenças de massa específica e pressão atmosférica, pelo fato do sol não aquecer uniformemente todos os pontos do planeta, a rotação da terra no seu eixo e influências naturais, como: latitude, altitude, maritimidade. Com base nesses aspectos o princípio é a transformação do movimento cinético do ar em eletricidade através das turbinas eólicas. Existem vários modelos de turbinas, mas a mais utilizada atualmente segue o modelo abaixo: FIGURA 1 - Turbina Eólica. Fonte: Centro Brasileiro de Energia Eólica. Disponível em: <www.eolica.com>. Acesso em: 31 de mai.2016. Para movimentar a turbina que pode ter duas, três, quatro ou mais pás o vento exerce uma força nas pás, fazendo com que elas rotacionem juntamente com o rotor, girando o eixo multiplicador de rotação que por sua vez atua sobre o gerador de energia elétrica. Para o desenvolvimento das turbinas são necessários conhecimentos na área de meteorologia, aerodinâmica, mecânica, elétrica, civil, estrutural e gerenciamento. Assim como os ventos não possuem padrão exato é necessária uma avaliação rigorosa para que a implantação do sistema seja economicamente viável. No Brasil os primeiros sensores foram instalados em Fernando de Noronha (PE) e no Ceará a partir do ano de 1990. Assim como todo tipo de geração de energia existem vantagens e desvantagens, para o caso da energia eólica pode-se citar os pontos positivos como: • Inesgotabilidade; • Não emite poluente; • Não gera resíduo; • Gera dividendo ao proprietário da terra; • Apesar da ocupação de espaço, pode dividir espaços com outros tipos de geração de capital (ex: agricultura e pecuária). As desvantagens: • Intermitência dos ventos; • Impacto visual devido as suas dimensões; • Impacto nos sistemas biológicos (ex: migração de aves); • Impacto sonoro, causado pelo impacto do vento contra as pás; • Risco de acidentes de grandes proporções apesar dos coeficientes de segurança. 5 Apesar da turbina eólica ter uma vida útil de 20 anos, há riscos de acidentes, então, tem-se que uma distância segura gira em torno de 350 metros da população, os acidentes mais comuns das turbinas, são fratura de pás ou da estrutura, causados por ventos e tempestades muito acima dos índices considerados para o projeto e incêndios também podem ocorrem. 3. PLANADORES: Nos Estados unidos, cientistas da Universidade de Stanford fizeram uma estimativa aproximada de quantos Watts às turbinas eólicas do país poderiam produzir por meio de cálculos que tomaram por base padrões de movimento do ar. A energia gerada por ventos que sopram a até 80 metros de altitude equivale a 72 trilhões de watts. É importante lembrar que a velocidade dos ventos aumenta com a altitude. Considerando isso, imagine a quantidade de energia que esses moinhos poderiam gerar se estivessem num patamar ainda mais alto, as pás de um rotor situado a cerca de 100 metros de altitude podem gerar 250 vezes mais energia do que um mecanismo próximo ao chão. Essa é a ideia central de um projeto promissor desenvolvido pelo Australiano Bryan Roberts, professor de engenharia da Universidade de Tecnologia, em Sydney (Austrália), e membro da Sky Windpower, companhia com sede em San Diego (EU) que executa o projeto. 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. FIGURA 2 - Concepção Planadores. Fonte: Revista Planeta. Disponível em: <http://www.revistaplaneta.com.br/>. Acesso em: 31 de mai.2016. 6 A vantagem desses planadores é que, se os ventos mudarem de direção, eles os acompanharão. Essa concepção alternativa, no entanto, ainda tem de ser aprimorada. A falta de investimento é um dos fatores responsáveis pelas deficiências. Vantagens: • Alto índice de geração de energia devido a grande velocidade do vento; • Não emite poluente; • Não gera ruídos audíveis no solo. Desvantagens: • Perigo de queda dos planadores; • Alto custo por ser um projeto piloto; • Área abaixo dos planadores necessita ser isolada por razoes de segurança. 4. EXPLORAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM LAGOS: O primeiro projeto-piloto no mundo, de exploração de energia solar em lagos de usinas hidrelétricas, com uso de flutuadores, foi lançado na hidrelétrica de Balbina, no município de Presidente Figueiredo, no Amazonas. Tratasse de placas solares que são apoiadas em placas flutuantes, que atuam como boias, sendo possível estender as placas em cima de lagos e mares. 7 Nos oceanos existem desníveis no solo abaixo da água. O movimento gerado pelas marés e ondas é responsável por atribuir energia cinética a sistemas que transforam o movimento em fonte de energia. FIGURA 4 - Energia das Ondas. Fonte: Portal-energia. Disponível em: < http:// www.portal-energia.com/ondas-e-mares/>. Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 5 - Energia das Ondas - Fonte: Portal-energia. Disponível em: <http:// www.portal-energia.com/caracteristicas-do-sistema-pelamis-para-energia-das- ondas/>. Acesso em: 31 de mai.2016. Vantagens: 10 • É uma fonte de energia limpa e renovável; • Baixo custo de manutenção. Desvantagens: • Necessidade de ter uma situação geográfica favorável, ou seja, presença de marés no litoral e desnível no solo do oceano. • Relação custo/benefício ainda não é vantajosa. • Baixo aproveitamento energético. 7. ENERGIA NUCLEAR A energia nuclear, também chamada atômica, é obtida a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia. A energia nuclear mantém unidas as partículas do núcleo de um átomo, a divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de grande quantidade de energia. Esta energia liberada é utilizada para gerar vapor que impulsionam geradores. FIGURA 6 - Energia Nuclear - Fonte: Resumo Escolar – Disponível em: <http:// www.resumoescolar.com.br/geografia/resumo-da-energia-nuclear/> Acesso em: 31 de mai.2016. Vantagens: 11 • Em países que os recursos hídricos são escassos (inviabilidade de usinas hidrelétricas), as usinas nucleares podem ser uma opção alternativa para geração de energia elétrica. • As usinas nucleares produzem pouca poluição do ar no processo de geração de energia, ao contrario do que ocorre em termoelétricas. • O impacto ambiental no processo de construção e instalação da usina nuclear é bem menor do que ocorre no caso de uma usina hidrelétrica. • Existe grande disponibilidade de urânio na natureza. Sendo que o urânio é muito bem aproveitado no processo de geração de energia. • Para funcionar plenamente, uma usina nuclear não depende de fatores climáticos como, por exemplo, chuvas (no caso de hidrelétricas), ventos (no caso da energia eólica) e luz solar (caso da energia solar). Desvantagens: • Os acidentes em usinas nucleares são de altíssimo perigo para as pessoas que residem próximas a elas. Nestes acidentes, é elevado o risco de contaminação das pessoas, solo, água e animais. Uma vez contaminadas por radioatividade, estas pessoas podem morrer ou desenvolver câncer de diversos tipos. A contaminação ao meio ambiente também é problemático, pois pode levar centenas de anos para que ocorra a total descontaminação do local do acidente e imediações afetadas. • Geração de grande quantidade de lixo nuclear, que demanda altos investimentos e processos de segurança para sua armazenagem. Vale lembrar que o lixo atômico não pode ser descartado na natureza, mas sim tratado e armazenado com rígidos padrões de segurança. • O custo de implantação de uma usina nuclear é muito elevado, pois a tecnologia empregada e a mão-de-obra especializada encarecem muito o processo. • Problema psicológico, muitas pessoas, que vivem em áreas próximas à usina nucleares, convivem diariamente com o medo de um acidente nuclear. • Em usinas próximas ao oceano, a água utilizada no resfriamento dos reatores é lançada no mar. Como estas águas são aquecidas, este fator pode gerar problemas nos ecossistemas litorâneos da região. 8. ENERGIA GEOTÉRMICA 12 • Poucas regiões do planeta possuem rios próximos a mares. • Mistura da água salgada com doce. 10.CONCLUSÃO. Com o atual ritmo de degradação da terra, fontes de energia sustentáveis serão em breve necessárias para suprir a falta de combustíveis fósseis. Após a realização deste trabalho notamos diversas alternativas de geração de energia, porém até o momento sem um grande capital investido, o que torna estas soluções caras devido à falta de desenvolvimento das mesmas. O homem só dará conta que uma mudança é necessária quando os atuais recursos se esgotarem e formos forçados a utilizar meios sustentáveis para garantir a sobrevivência de gerações futuras. 15 11.REFERÊNCIAS Sites: Turbina Eólica. Fonte: Centro Brasileiro de Energia Eólica. Disponível em: <www.eolica.com>. Acesso em: 31 de mai.2016. Energia das Ondas. Fonte: Portal Energia. Disponível em: < http://www.portal- energia.com/ondas-e-mares/>. Acesso em: 31 de mai.2016. Energia Geotérmica. Fonte: Engquimicasantossp. Disponível em: < http:// www.engquimicasantossp.com.br/2015/05/energia-azul-energia- osmotica.html>. Acesso em: 31 de mai.2016. Energia das Ondas. Fonte: Portal Energia. Disponível em: <http://www.portal- energia.com/caracteristicas-do-sistema-pelamis-para-energia-das-ondas/>. Acesso em: 31 de mai.2016. Energia das Ondas. Fonte: Portal Energia. Disponível em: < http://www.portal- energia.com/ondas-e-mares/>. Acesso em: 31 de mai.2016. Figuras: FIGURA 1 - Turbina Eólica. Fonte: Centro Brasileiro de Energia Eólica. Disponível em: <www.eolica.com>. Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 2 - Concepção Planadores. Fonte: Revista Planeta. Disponível em: <http://www.revistaplaneta.com.br/>. Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 3 - Lançamento Do Projeto. Fonte: Agência Brasil. Disponível em: <http://agenciabrasil.ebc.com.br//>. Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 4 - Energia das Ondas. Fonte: Portal Energia. Disponível em: < http:// www.portal-energia.com/ondas-e-mares/>. Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 5 - Energia das Ondas. Fonte: Portal Energia. Disponível em: <http:// www.portal-energia.com/caracteristicas-do-sistema-pelamis-para-energia-das- ondas/>. Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 6 - Energia Nuclear. Fonte: Resumo Escolar – Disponível em: <http:// www.resumoescolar.com.br/geografia/resumo-da-energia-nuclear/> Acesso em: 31 de mai.2016. FIGURA 7 - Energia Geotérmica. Fonte: EPA. Disponível em: <https:// www3.epa.gov/climatechange/kids/solutions/technologies/geothermal.html>. Acesso em: 31 de mai.2016. 16 FIGURA 8 - Energia Geotérmica. Fonte: Engquimicasantossp. Disponível em: < http://www.engquimicasantossp.com.br/2015/05/energia-azul-energia- osmotica.html>. Acesso em: 31 de mai.2016. 17