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Geração de eletricidade

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A geração de eletricidade é o primeiro processo na entrega da eletricidade aos consumidores. Outros três processos são transmissão, distribuição e a venda de eletricidade.

Gerador hidroelétrico

Para Borges Neto e Carvalho[1], a geração de eletricidade é um fator de extrema importância na atual sociedade mundial, segmentada em duas vertentes, onde a primeira está ligada diretamente as áreas de estudo de física e engenharia, enquanto a segunda remete ao desenvolvimento social e econômico dos indivíduos, os autores relatam ainda a possibilidade de verificar o nível de desenvolvimento dos países tento como base o nível de consumo energético.

A geração de energia pode ser caracterizada como o impacto de transformação de energias em energia elétrica, resultado de diferentes processos. A energia mecânica é transformada com o uso de turbinas hidráulicas e cata ventos. A transformação direta está ligada ao uso de células fotovoltaicas. Enquanto a transformação proveniente de fontes de calor é relacionada a combustão (termelétricas), e fissão nuclear[2].

Podemos ainda classificar as fontes primárias como renováveis e não renováveis. Consideram-se renováveis aquelas passíveis de reposição pela própria natureza e em uma velocidade maior do que de extração, como um exemplo as águas de rios, marés, ventos, sol, etc. E as não renováveis, aquelas cuja velocidade de extração é maior que a sua reposição, podendo ser levada a um esgotamento, aqui estão locados os derivados de petróleo e os combustíveis radioativos[2].

Métodos de gerar eletricidade

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barragem de uma usina hidroelétrica

Para Camargo, Ugaya e Agudelo[3], a energia elétrica é o resultado de fontes de energias primárias, cuja transformação acontece por meio de conversores, sendo os principais; energia hidráulica, energia térmica, energia atômica, etc. Foi percebido que nas duas últimas décadas está sendo intensificada a pesquisa e a utilização de fontes de energias renováveis, além da hidráulica.

Energia hidráulica

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O Brasil apresenta grande potencial hídrico, por esse motivo, essa é a sua maior fonte de geração de energia, na década de 1990 esse método de geração englobava mais de 90% da potência inserida no país[2].

Segundo Caus e Michels[4], quando a água passa pela turbina hidráulica transforma a potência hidráulica em potência mecânica, com o giro da turbina o gerador converte potência mecânica em potência elétrica.

Energia térmica

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A geração de energia térmica envolve a conversão do calor em eletricidade. Existem duas principais formas de geração de energia térmica: através de usinas termelétricas convencionais e usinas nucleares.

Usinas termelétricas convencionais utilizam a queima de combustíveis fósseis, como carvão, petróleo ou gás natural, para produzir calor. Esse calor é então usado para gerar vapor, que aciona turbinas conectadas a geradores, convertendo a energia mecânica em eletricidade. Essas usinas são amplamente utilizadas em muitos países devido à disponibilidade e relativa acessibilidade dos combustíveis fósseis[5].

As usinas nucleares, por sua vez, utilizam a fissão nuclear do urânio enriquecido para gerar calor. Nesse processo, ocorre a divisão do núcleo atômico do urânio, liberando uma grande quantidade de energia térmica. O calor é transferido para a água, que se transforma em vapor e aciona as turbinas conectadas a geradores para a produção de eletricidade. As usinas nucleares têm uma alta capacidade de geração e são consideradas uma fonte de energia de baixa emissão de carbono.

A geração de energia térmica apresenta vantagens e desafios. Suas principais vantagens incluem a capacidade de produzir eletricidade de forma contínua e em grande escala, contribuindo para a estabilidade do fornecimento energético. No entanto, essa forma de geração de energia também enfrenta desafios significativos relacionados à poluição ambiental e às emissões de gases de efeito estufa. O uso de combustíveis fósseis pode contribuir para o aquecimento global e a poluição do ar. Além disso, a segurança e o gerenciamento dos resíduos nucleares são questões importantes relacionadas às usinas nucleares[6].

À medida que o mundo busca reduzir as emissões de carbono e mitigar as mudanças climáticas, há um crescente interesse em fontes de energia mais limpas e sustentáveis. As tecnologias de energia renovável, como a solar e a eólica, estão ganhando destaque como alternativas mais sustentáveis para a geração de eletricidade. No entanto, a geração de energia térmica ainda desempenha um papel importante na matriz energética global, sendo uma fonte confiável e amplamente utilizada em muitas partes do mundo.

Energia renovável

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A geração de energia renovável refere-se à produção de eletricidade a partir de fontes de energia naturalmente reabastecíveis e que têm um impacto ambiental mínimo. As principais fontes de energia renovável incluem energia solar, eólica, hidrelétrica, biomassa e geotérmica.

A energia solar é gerada através da conversão da luz solar em eletricidade por meio de painéis fotovoltaicos ou através de sistemas de concentração solar. É uma fonte de energia limpa e amplamente disponível, aproveitando a radiação solar para gerar eletricidade[7].

A energia eólica envolve a conversão da energia cinética do vento em eletricidade por meio de turbinas eólicas. O vento é uma fonte de energia renovável abundante e sua utilização para gerar eletricidade tem se expandido rapidamente em todo o mundo[8].

A energia hidrelétrica aproveita a energia cinética da água em movimento, como rios ou quedas d'água, para gerar eletricidade. As usinas hidrelétricas são uma das fontes mais antigas e amplamente utilizadas de energia renovável[9].

A biomassa envolve a geração de energia a partir de resíduos orgânicos, como resíduos agrícolas, madeira ou resíduos de alimentos. Essa fonte de energia utiliza processos de combustão ou digestão anaeróbica para produzir calor ou eletricidade[10].

A energia geotérmica é obtida a partir do calor natural do interior da Terra. É aproveitada por meio da extração de vapor ou água quente para alimentar turbinas e gerar eletricidade[11].

A geração de energia renovável apresenta várias vantagens. É uma fonte limpa, com baixas emissões de carbono, contribuindo para a redução das mudanças climáticas e a melhoria da qualidade do ar. Além disso, as fontes de energia renovável são virtualmente inesgotáveis e ajudam a diversificar a matriz energética, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e promovendo a segurança energética.

No entanto, a geração de energia renovável também enfrenta desafios. A intermitência e a variabilidade das fontes de energia renovável, como a solar e a eólica, podem requerer soluções de armazenamento ou uma maior integração com a rede elétrica. Além disso, a infraestrutura e os investimentos necessários para a implantação de projetos de energia renovável podem ser desafiadores em termos de custo e planejamento[12].

A transição para uma matriz energética mais sustentável e baseada em fontes renováveis é fundamental para enfrentar os desafios das mudanças climáticas e alcançar um futuro energético mais limpo e sustentável. O desenvolvimento contínuo de tecnologias, políticas favoráveis e investimentos adequados são essenciais para impulsionar a expansão da geração de energia renovável em escala global.

Referências

  1. NETO, MANUEL RANGEL BORGES; CARVALHO, PAULO CESAR MARQUES DE. Geração de Energia Elétrica: Fundamentos. [S.l.]: Saraiva Educação S.A. 
  2. a b c Reis, Lineu Belico dos (2000). Geração de energia elétrica. [S.l.]: Editora Manole 
  3. Camargo, Arilde Sutil G. de; Ugaya, Cássia Maria Lie; Agudelo, Libia Patricia Peralta (2004). «PROPOSTA DE DEFINIÇÃO DE INDICADORES DE SUSTENTABILIDADE PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA». Revista Educação & Tecnologia (8). ISSN 2179-6122. Consultado em 17 de junho de 2023 
  4. Caus, Tauane; Michels, Ademar (2014). «Energia Hidrelétrica: Eficiência na geração» (PDF). Universidade Federal de Santa Maria. Consultado em 17 de junho de 2023 
  5. Tolmasquim, Mauricio (2016). «Energia Termelétrica: Gás Natural, Biomassa, Carvão, Nuclear» (PDF). Empresa de pesquisa energética do governo. Consultado em 17 de junho de 2023 
  6. Silva, Gabriel (2019). «ENERGIAS ALTERNATIVAS» (PDF). Universidade federal de Sergipe. Consultado em 17 de junho de 2023 
  7. Alves, Marliana (2019). «ENERGIA SOLAR: ESTUDO DA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ATRAVÉS DOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ON-GRID E OFF-GRID» (PDF). Universidade federal de ouro preto. Consultado em 17 de junho de 2023 
  8. Sanches, Celso (24 de julho de 2015). «Energia Eólica». Universidade estadual paulista. Consultado em 17 de junho de 2023 
  9. «FONTES DE ENERGIA». www.epe.gov.br. Consultado em 17 de junho de 2023 
  10. Marafon, Anderson (dezembro de 2016). «Uso da Biomassa para a Geração de Energia» (PDF). EMBRAPA: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Consultado em 17 de junho de 2023 
  11. Souza, Leila (2010). «Energia renovável, uma necessidade nos dias de hoje» (PDF). Universidade Candido Mendes. Consultado em 17 de junho de 2023 
  12. Pagel, Uonis (2018). «Análise dos principais desafios ao desenvolvimento das energias renováveis no Brasil» (PDF). Universidade Federal do Espirito Santo. Consultado em 17 de junho de 2023