Energias Renováveis

Apresentam-se aqui, de forma muito resumida, as principais formas de produção de energia renováveis.

Eólica

A energia eólica é obtida pelo ação das massas de ar que se movem a partir de zonas de alta pressão do ar para as zonas adjacentes de baixa pressão, ou seja, através da utilização da energia cinética gerada pelas correntes aéreas.

As principais vantagens deste tipo de energia são:

• ser uma das fontes mais baratas de energia,
• necessitar somente, em média, de uma manutenção semestral,
• ter boa rentabilidade do investimento.

As principais desvantagens:

• a produção de eletricidade está dependente da intensidade do vento, naturalmente que este nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária, pelo que, para assegurar o aproveitamento de toda a produção, é necessário ter sistema que permitam o seu armazenamento,
• investimento inicial elevado.

Os parques eólicos podem ser instalados em zonas em que o vento sopra em média acima dos 22 km/h. Os aerogeradores, rodam com a força do vento, movimentam o gerador, que, ao girar, produz eletricidade.

Para produção de energia em pequena escala podem ser instaladas nos quintais ou no topo das habitações microturbinas eólicas.

Hídrica

A energia hidráulica é obtida a partir da diferença de nível entre a albufeira e o rio a jusante da central, que fazem rodar as turbinas e os respetivos geradores, produzindo eletricidade.

As principais vantagens deste tipo de energia são:

• é uma transformação limpa do recurso energético, não gera resíduos poluentes,
• apresenta um baixo custo,
• além da produção de energia, as barragens contribuem para a implantação de culturas de regadio e permite a exploração recreativa de desportos náuticos (incentivo ao turismo).

As principais desvantagens:

• as albufeiras ocupam áreas extensas de produção de alimentos e florestas e podem prejudicar algumas espécies de seres vivos,
• podem provocar climáticas locais.

A produção de energia elétrica por via hídrica é efetuada principalmente através centrais hidroeléctricas, que estão associadas a barragens de grande ou média capacidade, contudo pode também ser produzida em pequenas centrais hídricas (pequenos açudes ou barragens).

Solar

Energia solar é qualquer tipo de captação de energia luminosa proveniente do sol e posteriormente transformada numa forma utilizável pelo homem, seja um aproveitamento passivo (captação da radiação, armazenamento e distribuição de forma natural sem utilizar elementos mecânicos) ou um aproveitamento activo, a energia solar fotovoltaica e a energia solar térmica.

As principais vantagens deste tipo de energia são:

• não poluir durante seu uso,
• as centrais necessitam de uma manutenção mínima,
• os painéis solares são a cada dia mais potentes, ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo,
• é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso.

As principais desvantagens:

• o fabrico de um painel solar consome muita energia,
• os preços ainda são muito elevados,
• existe uma variação nas quantidade de energia produzida em função ad situação atmosférica e durante a noite não existe produção alguma,
• as formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis, a energia hidroelétrica e a biomassa.

Energia Solar Fotovoltaica

A energia solar fotovoltaica transforma a radiação solar em energia eléctrica através de painéis fabricados a partir de elementos semicondutores.
As condições de funcionamento de um módulo fotovoltaico dependem de variáveis externas tais como a radiação solar e a temperatura, na Península Ibérica a média de produção é de 4 horas (6 a 8 horas no Verão e 2 a 4 no Inverno).
Os sistemas isolados têm que produzir mais energia durante o dia e armazená-la, para ser utilizada durante as horas em que não há produção, estes sistemas são constituídos por um gerador fotovoltaico, um regulador de carga, um sistema de acumulação e baterias e um inversor.
Os sistemas ligados à rede eléctrica funcionam como uma minicentral elétrica que injeta kWh verdes na rede, os elementos que compõem a instalação são: gerador fotovoltaico, quadro de proteções, inversor e contadores.

Energia Solar Térmica
As instalações de energia solar térmica são utilizadas para o aquecimento de fluidos, normalmente a água. Entre as aplicações da energia solar térmica destacam-se o fornecimento de água quente sanitária, a climatização de piscinas, o aquecimento em edifícios, podendo ser utilizada até mesmo para aplicações de refrigeração, utilizando máquinas de absorção.

Biomassa

A energia obtida da biomassa apresenta um grande leque de aplicações, podendo diferenciar-se dois grupos fundamentais:

• para usos térmicos, nomeadamente para aquecimento e águas quentes sanitárias. Existem instalações individuais, para blocos de edifícios, instalações de district-heating, e até mesmo aplicações industriais (com e sem cogeração);
• para geração de eletricidade, embora em menor escala ao baixo poder calórico ou à elevada percentagem de humidade.

A biomassa pode ter origens diferentes, diferenciadas fundamentalmente por serem florestais ou agrícolas:

• resíduos de aproveitamentos florestais, produzidos durante as atividades conducentes à defesa e melhoria ou para a obtenção de matérias-primas,
• resíduos de cultivos agrícolas, herbáceos e de lenha, obtido durante a colheita de alguns cultivos (cereais ou milho) e da colheita da azeitona, vinha e árvores de fruto,
• resíduos de podas de jardins,
• resíduos das indústrias agroflorestais, compostos pelas cascas e lascas das indústrias de madeira e pelos caroços, cascas e outros resíduos da indústria agroalimentar,
• cultivos com fins energéticos, destinados especificamente à produção de biomassa para uso energético,
• produtos agrícolas,
• resíduos de origem animal,
• algas marinhas,
• matéria orgânica do lixo doméstico,
• subprodutos reciclados da madeira ou de matérias vegetais e animais.

A energia proveniente da biomassa apresenta um grande número de vantagens:

• é pouco poluente, não emitindo dióxido de carbono,
• é altamente fiável e consegue dar resposta a variações de procura elevadas,
• a biomassa sólida tem baixo custo e as suas cinzas são pouco agressivas para o ambiente,

contudo, também apresenta desvantagens:

• provoca uma maior corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos, etc.),
• se a recolha não for criteriosa pode dar origem à desflorestação, além da destruição de habitats;
• possui um menor poder calorífico quando comparado com outros combustíveis,
• a biomassa sólida apresenta dificuldades no transporte e no armazenamento,
• os biocombustíveis líquidos contribuem para a formação de chuvas ácidas.

Métodos Termoquímicos
As caldeiras de biomassa são idênticas às caldeiras convencionais de combustíveis fósseis, a diferença mais significativa é a sua maior inércia térmica, que faz com que seja necessário instalar acumuladores de inércia com volumes ligeiramente superiores, por outro lado como o poder calorífico do combustível é menor é aconselhável ter maiores volumes de armazenamento.

Métodos Biológicos
Baseados na utilização de vários tipos de microrganismos que degradam as moléculas de compostos simples e de alta densidade energética.

Geotérmica

A energia geotérmica é um tipo de energia que funciona graças à capacidade natural da Terra e/ou da água subterrânea em reter calor. Nas zonas de águas termais de pouca profundidade, a água quente ou o vapor podem fluir naturalmente, por bombagem ou por impulsos.

A bomba de calor geotérmica baseia o seu princípio na capacidade que a Terra tem de acumular o calor proveniente do Sol, mantendo uma temperatura quase constante ao longo do ano a partir de uma determinada profundidade. No Inverno absorvem o calor do subsolo e encaminham-no para a habitação e no Verão retiram o calor da casa introduzindo-o no solo.

As principais vantagens do uso da energia geotérmica são:

• ser limpa, não queima combustíveis para manufaturar o vapor para mover as turbinas,

• não prejudica a terra, a área implementação no terreno é pequena,
• fiável, é resistente a interrupções de geração devido a condições atmosféricas, catástrofes naturais ou cisões políticas que podem interromper o transporte de combustíveis,
• flexível, as centrais geotérmicas podem ter desenhos modulares, com unidades adicionais instaladas em incrementos quando necessário.

As principais desvantagens do uso da energia geotérmica são:

• se a fonte de calor não estiver próxima da superfície, a perfuração dos solos para a introdução de canos é dispendiosa,
• os anti gelificantes usados nas zonas mais frias são poluentes, apesar de terem uma baixa toxicidade, alguns produzem CFCs e HCFCs,
• o sistema tem um custo inicial elevado, assim como um elevado custo de manutenção dos canos (a água provoca a causa corrosão e o depósito de minerais).

Um sistema de climatização geotérmica é composto por:

• uma bomba de calor geotérmica, um aparelho eléctrico que realiza o intercâmbio de calor com o solo,
• um intercambiador enterrado, formado por um conjunto de condutas plásticas de alta resistência e grande duração enterradas no solo pelas quais circula a água,
• uma bomba hidráulica, que bombeia a água que flui pelas condutas.

Marés

A energia produzida a partir das marés, as centrais de energia de contenção de água das marés e as tecnologias de correntes de marés, dependem das marés criadas pela influência gravitacional da lua e do sol nos mares. Contudo, enquanto a tecnologia de contenção de água das marés utiliza a subida e descida ao nível das águas do mar e a energia potencial das alturas de água num reservatório, a tecnologia de correntes de marés utiliza a energia cinética das correntes que entram e saem das zonas de maré.

Em geral, o recurso de correntes de marés é maior em zonas onde existe uma boa amplitude de marés e onde a velocidade das correntes é aumentada pelo efeito de afunilamento da linha costeira e pelo fundo do mar local, por exemplo, em pequenos estreitos e entradas de maré, em torno de cabos e em canais entre ilhas.

As tecnologias de correntes de marés podem ser utilizadas para aproveitar a energia cinética em rios e nas correntes dos oceanos:

• hidrófilos alternados – dispositivos com um ou vários hidrófilos ligados a um braço oscilante. O movimento oscilante utilizado na produção de energia deve-se à elevação criada pelo fluxo da corrente das marés em ambos os lados de uma asa;
• dispositivos de efeito Venturi – dispositivos afunilados que conduzem o fluxo da água através de uma conduta de diâmetro de secção progressivamente reduzido. O fluxo daí resultante aciona uma turbina de ar através da diferença de pressão induzida no sistema;
• turbinas de eixo horizontal – dispositivos que funcionam de modo muito semelhante ao das turbinas eólicas convencionais e que são colocadas numa corrente de maré que as obriga a girar em torno de um eixo horizontal;
• turbinas de eixo vertical – dispositivos que utilizam o mesmo princípio das turbinas de eixo horizontal, com a diferença de direcção da rotação. Estas turbinas são colocadas numa corrente de maré que as obriga a girar em torno de um eixo vertical.

Ondas

As ondas formam-se pelo sopro do vento sobre a água do mar e ocorrem unicamente perto da superfície. O tamanho das ondas geradas depende da velocidade do vento, da sua duração e da sua distância da superfície da água. O movimento de água que daí resulta transporta a energia cinética que pode ser aproveitada por dispositivos de energia das ondas.

Existem vários modelos para aproveitamento da energia das ondas, que devem ser selecionados tendo em consideração, a localização e a profundidade (na linha costeira, perto da costa, ou ao largo):

• atenuadores – longos dispositivos flutuantes que são alinhados perpendicularmente à frente da onda e que captam a energia quando as ondas o atravessam, devido ao movimento progressivo que estas provocam ao longo do seu comprimento;
• pequenos sistemas oscilantes – estruturas flutuantes que absorvem a energia das ondas em todas as direcções por força dos seus movimentos na superfície da água ou perto dela;
• conversores oscilantes de translação das ondas – coletores instalados perto da superfície, montados sobre um braço colocado sobre um eixo perto do fundo do mar. O braço oscila como um pêndulo invertido, devido ao movimento das partículas da água nas ondas;
• colunas de água oscilante – estruturas ocas, parcialmente submersas, com abertura abaixo da superfície da água, para que o ar contido no seu interior seja comprimido pela coluna de água. As ondas provocam a subida e descida da coluna e funcionam como um pistão, comprimindo e descomprimindo o ar que é conduzido através de uma turbina de ar para produzir energia;
• dispositivos de galgamento – dispositivos que consistem numa rampa que é galgada pelas ondas e num reservatório de armazenamento que recolhe a água das ondas. As ondas que entram no reservatório criam uma altura de água que é devolvida ao mar através de turbinas convencionais de baixa queda instaladas no fundo do reservatório;
• dispositivos submersos de diferença de pressão – normalmente instalados perto da costa e apoiados no fundo do mar. O movimento das ondas provoca a subida e descida do nível da água acima do dispositivo, induzindo uma diferença de pressão que provoca a subida e descida do dispositivo.