Formas tradicionais e alternativas para gerar eletricidade

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Atualmente, a humanidade utiliza todas as formas possíveis para gerar eletricidade. É difícil superestimar a importância desse recurso. E seu consumo cresce a cada dia. Por esta razão, cada vez mais atenção é dada aos métodos não tradicionais de geração de eletricidade. Ao mesmo tempo, essas fontes neste estágio de desenvolvimento não podem satisfazer plenamente as necessidades da população da Terra. Este artigo faz uma breve revisão das principais formas tradicionais e alternativas de geração de energia elétrica.

Obter eletricidade de usinas termelétricas

Este método de geração de eletricidade é o mais comum. Por exemplo, na Federação Russa, as fontes de calor representam quase 80% de toda a geração do recurso necessário. Os anos passamambientalistas já estão praticamente gritando sobre o impacto negativo de tais estruturas de engenharia no meio ambiente e na saúde humana, mas as estações construídas em meados do século passado (ou mesmo pré-revolucionárias) continuam a abastecer cidades populosas e grandes empresas industriais com eletricidade.

Fontes de calor são métodos tradicionais de geração de eletricidade. E agora, há três ou quatro décadas, eles ocupam uma posição de liderança no ranking em termos de produção. E isso apesar do rápido desenvolvimento de métodos alternativos de geração de eletricidade.

Entre todos os projetos de engenharia, destaca-se um tipo especial de estrutura. São usinas combinadas de calor e energia, cuja função adicional é fornecer calor às casas e apartamentos dos cidadãos. Segundo especialistas, a eficiência dessas usinas é extremamente baixa, e a transferência do recurso gerado por longas distâncias está associada a grandes perdas.

A geração de energia é realizada da seguinte forma. Combustível sólido, líquido ou gasoso é queimado, aquecendo a água na caldeira a temperaturas significativas. A força do vapor aciona as pás da turbina, fazendo com que o rotor do gerador da turbina gire e gere eletricidade.

Usinas hidrelétricas são uma forma promissora de gerar eletricidade

A construção de estruturas de engenharia complexas projetadas para converter a energia da água em eletricidade começou no Império Russo. Muitos anos se passaram desde então, e esta fonte ainda está ativa.usado. Durante os anos de industrialização da URSS (década de 1930), gigantescas usinas hidrelétricas cresceram em todo o país. Todas as forças de um país jovem e frágil foram lançadas na construção desses gigantes (que vale apenas uma usina hidrelétrica de Zaporizhzhya!). As estruturas de engenharia daqueles anos ainda estão em operação e geram uma quantidade significativa de eletricidade.

Atualmente, o estado aposta no desenvolvimento de formas “verdes” de geração de energia elétrica. Assim, a construção de usinas hidrelétricas modernas e muito produtivas em todo o país está sendo ativamente financiada. A estratégia de construir instalações de médio porte em pequenos afluentes dos rios se justifica plenamente. Uma dessas estações pode satisfazer plenamente as necessidades de eletricidade de pequenos assentamentos adjacentes. Em escala nacional, isso levará a um aumento da eficiência da economia nacional e da competitividade dos fabricantes nacionais de bens industriais.

As desvantagens desta tecnologia incluem o alto custo de tais objetos e períodos de retorno muito longos. Os principais custos são para a construção da barragem. Mas é preciso erguer o próprio prédio (prédios administrativos e de máquinas), construir um dispositivo de descarga de água e assim por diante. Os parâmetros e a composição da estrutura dependem de muitos fatores: a potência instalada dos geradores e a pressão da água, o tipo de usina (barragem, canal, desvio, armazenamento, maré). As usinas hidrelétricas em grandes rios navegáveis também possuem eclusas e canais navegáveis complexos para garantir a migração dos peixes para os locais de desova.

Indústria de energia nuclear

Central nuclear hoje não surpreende mais ninguém. Tais instalações começaram a ser erguidas ativamente na URSS. Portanto, esta tecnologia pertence aos métodos tradicionais de geração de eletricidade.

Usinas de energia nuclear ainda estão sendo construídas ativamente não apenas na Rússia, mas também em países próximos e distantes no exterior. Por exemplo, uma empresa com raízes russas Rosatom financia a construção de tal fonte na República da Bielorrússia. A propósito, esta estação será a primeira neste território.

A atitude do mundo em relação à energia nuclear é muito ambígua. A Alemanha, por exemplo, decidiu seriamente abandonar completamente o átomo pacífico. E isso em um momento em que a Federação Russa está investindo ativamente na construção de novas instalações de última geração.

Os cientistas estabeleceram com segurança que os depósitos de combustível nuclear nas entranhas da Terra são muito maiores do que todas as reservas de matérias-primas de hidrocarbonetos (petróleo e gás). A demanda cada vez maior por hidrocarbonetos leva ao aumento de seus preços. É por isso que o desenvolvimento da energia nuclear compensa.

Energia Eólica

A indústria de energia eólica em escala industrial surgiu há relativamente pouco tempo e foi adicionada à lista de formas não tradicionais de geração de eletricidade. E esta é uma tecnologia muito promissora. Com um alto grau de probabilidade, pode-se argumentar que em um futuro distante, os moinhos de vento gerarão tanta eletricidade quanto a humanidade precisar. E não são palavras vazias, porque de acordo com as estimativas mais modestascientistas, a força total do vento na superfície do globo é pelo menos cem vezes maior que o poder de todos os recursos hídricos.

O principal problema é a inconsistência dos fluxos de ar, o que dificulta a previsão da produção de energia. Os ventos sopram constantemente no vasto território da Rússia. E se você aprender a usar esse recurso inesgotável de maneira eficaz e eficiente, poderá mais do que satisfazer todas as necessidades da indústria pesada e da população do país.

Apesar dos benefícios óbvios do uso da energia eólica, a quantidade de eletricidade gerada pelos parques eólicos não excede um por cento do total. Os equipamentos para esses fins são muito caros, além disso, tais instalações não serão eficazes em todas as áreas, e o transporte de eletricidade por longas distâncias está associado a grandes perdas.

Energia Geotérmica

O desenvolvimento de fontes geotérmicas marcou um novo marco na história do desenvolvimento de métodos alternativos de geração de eletricidade.

O princípio da geração de energia é o fornecimento de energia cinética e potencial de vapor de água quente de uma fonte subterrânea para as pás de uma turbina geradora, que produz corrente através de movimentos rotacionais. Em teoria, a diferença de temperatura na superfície e nas profundezas da crosta terrestre é característica de qualquer área. No entanto, geralmente é mínimo e não é possível usá-lo para gerar eletricidade. A construção de tais estações só se justifica emcertas áreas do nosso planeta (sismicamente ativas). A Islândia é pioneira no desenvolvimento deste método. As terras do Kamchatka russo também podem ser usadas para esses propósitos.

O princípio de obtenção de energia é o seguinte. A água quente das entranhas da terra vem à superfície. A pressão aqui é muito menor, o que faz com que a água ferva. O vapor separado é direcionado pela tubulação e gira as pás das turbinas do gerador. É difícil prever o futuro desta forma moderna de geração de eletricidade. Talvez essas estações sejam massivamente construídas no território da Federação Russa, ou talvez essa ideia morra com o tempo e ninguém se lembre disso.

Desenvolvimento da energia térmica oceânica

Os oceanos do mundo são incríveis em sua escala. Os especialistas não podem dar nem uma estimativa aproximada da quantidade de energia térmica acumulada nele. Uma coisa é clara – uma quantidade colossal de recursos permanece sem uso. Atualmente, já foram construídos protótipos de usinas de energia que convertem a energia térmica das águas oceânicas em corrente. No entanto, trata-se de projetos-piloto, não havendo certeza de que essa área de energia será mais desenvolvida.

Ebb e fluxo a serviço da indústria de energia elétrica

Transformar a poderosa força do fluxo e refluxo em valiosos derivados é uma nova maneira de gerar eletricidade. A natureza desses fenômenos é agora conhecida e não causa aquela reverência reverente que surgiu entre nossos ancestrais. Isto é devido à influência do campo magnéticofiel satélite do planeta - a lua.

As correntes de maré e vazante mais perceptíveis são observadas nas águas rasas dos mares e oceanos, bem como nos leitos dos rios.

A primeira estação que realmente deu resultado foi construída em 1913 no Reino Unido, perto de Liverpool. Desde então, muitos países tentaram repetir a experiência, mas no final abandonaram esse empreendimento por vários motivos.

Energia Solar

Na verdade, todos os combustíveis fósseis naturais foram formados há milhões de anos com a participação e sob a influência da luz solar. Assim, podemos dizer que a humanidade usa há muito tempo e ativamente produtos obtidos do sol. Aliás, devemos a presença de rios e lagos a essa fonte inesgotável, que garante a circulação da água. No entanto, não é isso que se entende por energia solar moderna. Há relativamente pouco tempo, os cientistas conseguiram desenvolver e produzir baterias especiais. Eles geram eletricidade quando a luz do sol atinge sua superfície. Esta tecnologia refere-se a uma forma alternativa de gerar eletricidade.

O sol é talvez a fonte mais poderosa de todas conhecidas atualmente. Em três dias, o planeta Terra recebe tanta energia quanto não está contida em todos os depósitos explorados e potenciais de todos os tipos de recursos térmicos. No entanto, apenas 1/3 dessa energia atinge a superfície da crosta terrestre, e a maior parte dela é dissipada na atmosfera. E, no entanto, estamos falando de volumes colossais. Segundo especialistas, um pequeno reservatóriorecebe tanta energia quanto uma usina termelétrica razoavelmente grande.

Existem instalações no mundo que utilizam a energia da luz solar para produzir vapor. Ele aciona um gerador e gera eletricidade. No entanto, tais instalações são muito raras.

Independentemente do princípio pelo qual a eletricidade é gerada, a instalação deve estar equipada com um coletor - um dispositivo de concentração da luz solar. Certamente muitos viram painéis solares com seus próprios olhos. Parece que eles estão sob vidro escuro. Acontece que esse revestimento é o coletor mais simples. O princípio de seu funcionamento baseia-se no fato de que um material escuro e transparente transmite os raios do sol, mas retarda e reflete a radiação infravermelha e ultravioleta. Dentro da bateria existem tubos com uma substância de trabalho. Como a radiação térmica não é transmitida através do filme escuro, a temperatura dos fluidos de trabalho é muito maior que a temperatura ambiente. Deve-se notar que tais soluções funcionam efetivamente apenas em latitudes tropicais, onde não há necessidade de virar o coletor após o sol.

Outro tipo de revestimento é o espelho côncavo. Tal equipamento é uma solução muito cara, por isso não encontrou ampla aplicação. Tal coletor pode fornecer aquecimento de até três mil graus Celsius.

Esta direção está se desenvolvendo rapidamente. Na Europa, você não surpreenderá ninguém com casas desconectadas das redes elétricas. No entanto, em escala industrialeletricidade não é gerada por este método. Painéis solares ostentam nos telhados dessas casas. Este é um investimento altamente questionável. Na melhor das hipóteses, a instalação de tais equipamentos só será compensada após dez anos de operação.

Uso das correntes marítimas

Esta é uma maneira muito incomum de gerar eletricidade. Devido à diferença de temperatura nas regiões do norte dos oceanos e do sul (equatorial), correntes poderosas surgem em todo o volume. Se uma turbina estiver imersa na água, uma corrente poderosa a fará girar. Esta é a base do princípio de operação de tais usinas.

No entanto, esta fonte de energia atualmente não é usada ativamente. Há muitos desafios de engenharia ainda a serem resolvidos. Apenas o trabalho experimental está sendo realizado. Os britânicos são os mais ativos nesse sentido. É possível que em um futuro próximo colônias de usinas de energia apareçam na costa da Grã-Bretanha, cujas lâminas serão acionadas pelas correntes marítimas.

Maneiras de obter eletricidade em casa

Eletricidade também pode ser gerada em casa. E se você levar essa questão a sério, pode até atender às necessidades de eletricidade da casa.

Em primeiro lugar, deve-se notar que alguns dos métodos listados de geração de eletricidade são bastante aplicáveis em uma economia privada. Assim, muitos agricultores e apenas proprietários de propriedades rurais instalam moinhos de vento em seus terrenos. Além disso, os painéis solares podem ser vistos cada vez mais nos telhados das casas de campo.

Existem outrosformas de produzir eletricidade, mas sua aplicação prática está fora de questão. Isso é mais por diversão ou para fins de experimento.