Geração de Energia Elétrica

Geração de Energia Elétrica

Nesse post você vai aprender um conteúdo que envolve duas matérias dentro da Física: Energia e Eletrodinâmica. A geração de energia elétrica é dos problemas do mundo contemporâneo, pois não existe vida moderna sem energia elétrica. Por outro lado, é necessário elaborar um processo de conversão de outra modalidade de energia em energia elétrica e é neste momento que surgem os problemas de impacto ambiental.

Pré requisitos:Tipos de Energia” e “Geradores e Receptores Elétricos

Dica de vestibular: Em geral, esse assunto é abordado como um conhecimento geral ou então nos enunciados de questões de eletrodinâmica. Assunto bastante recorrente no ENEM.

1. Esquema Geral da Geração de Energia Elétrica:

A maior parte dos modos de geração de energia elétrica segue a seguinte sequência:

I) Há na natureza alguma modalidade de energia de movimento (cinética, térmica ou ondulatória) capaz de fazer girar um rotor.

Observação: Rotor é um nome que designa todos os equipamentos que giram em torno de seu próprio eixo produzindo movimentos de rotação. Exemplos: turbinas, redutores, compressores, etc.

II) O rotor movimentado está envolvido por ímãs que, através da indução eletromagnética, faz energia de movimento ser convertida em energia elétrica.

Esquema geral de produção de energia elétrica

Esquema geral de produção de energia elétrica

2. Usinas que seguem o esquema geral:

a) Usina Hidrelétrica:

Esquema simplificado de uma usina hidrelétrica

Esquema simplificado de uma usina hidrelétrica

A água é represada e a energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética para movimentar o rotor.

Impacto ambiental: apesar de ser considerada uma “energia limpa”, essa usina gera um grande impacto ao represar a água para fazer o reservatório, pois dispersa a fauna da região e submerge a flora, que posteriormente vai liberar COe outros gases decorrentes da decomposição dos seres vivos.

b) Usinas movidas à vapor de água:

As usinas apresentadas a seguir seguem o esquema geral, porém em todas elas o objetivo é fazer o aquecimento da água e utilizar o vapor de água para girar o rotor.

b.1) Usina Termelétrica:

Esquema simplificado de uma usina termelétrica

Esquema simplificado de uma usina termelétrica

Utiliza a queima de combustíveis fósseis (em geral carvão) para aquecer a água na caldeira.

Impacto ambiental: libera COe outros gases que intensificam o efeito estufa e poluem o ar.

b.2) Usina Nuclear:

Esquema simplificado de uma usina nuclear

Esquema simplificado de uma usina nuclear

Utiliza as reações nucleares para aquecer a água na caldeira.

Impacto ambiental: libera grande quantidade de calor na água (do rio ou do mar) que irá refrigerar o sistema; se perder o controle das reações nucleares pode ocorrer um acidente nuclear.

b.3) Usina Geotérmica:

Esquema simplificado de uma usina geotérmica

Esquema simplificado de uma usina geotérmica

Utiliza o calor das regiões abaixo da crosta terrestre para aquecer a água na caldeira.

c) Usina Eólica:

Esquema simplificado de uma usina eólica

Esquema simplificado de uma usina eólica

Utiliza o vento para girar o rotor.

Impacto ambiental: Aves podem ser mortas quando atravessam as hélices.

3. Usina Fotovoltaica:

A energia solar funciona de modo diferente das anteriores, pois ela não segue o esquema geral. Seu funcionamento está fundamentado na captação das ondas eletromagnéticas do sol por células fotovoltaicas. Tais células já fazem a conversão da energia solar em energia elétrica.

Esquema simplificado de uma usina solar

Esquema simplificado de uma usina solar

4. Exercício de Aplicação:

(ENEM 2010 – Questão 89 – Caderno 1 Azul) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental?

a) Termelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração.

b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia.

c) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população.

d) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local.

e) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é sufi ciente para abastecer a usina construída.

Para saber a resposta dessa questão, clique em “ENEM 2010 – Questão 89 – Caderno 1 Azul” e acesse o gabarito oficial disponibilizado pela INEP (a resposta está na própria questão).

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Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

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