Fontes
Alternativas e/ou Renováveis de Energia
Energia
Solar
Nas
últimas três décadas, o aproveitamento da energia solar para aplicações diversas tem sido bastante destacado,
especialmente em países tropicais e subtropicais, como o
Brasil, que dispõem de condições excelentes
de radiação solar ao longo do ano. As experiências
visando a utilização de energia solar para diversos
fins datam de tempos remotos. A história registra que, no
século I, Herão de Alexandria já havia construído
um dispositivo para bombeamento de água empregando o calor
do sol como fonte térmica.
O uso direto da energia solar tem três atrativos principais:
primeiro, sua capacidade de renovação, quase infinita,
considerando a escala de tempo humana. Segundo, está relacionada
com a proporção menor de impactos ambientais, quando
comparada com aqueles provenientes da exploração e
do uso de energias fóssil e nuclear. O terceiro é
a viabilidade de aplicação junto às fontes
consumidoras, o que elimina a necessidade de transporte através
de grandes distâncias.
O uso direto da energia solar pode ser feito de duas formas: como
fonte de luz e calor ou para produção de eletricidade.
Uma maneira de aproveitar mais eficientemente a energia solar incidente
é através do uso de coletores térmicos, dispositivos
capazes de transformar a luz do sol em calor, que pode ser utilizado
diretamente no aquecimento de água para consumo doméstico.
Outra maneira é converter a energia solar diretamente em
energia elétrica, utilizando células fotovoltaicas
revestidas de semicondutores que, ao absorver luz, produzem uma
pequena corrente elétrica.
Devido aos elevados custos de fabricação e manutenção,
a utilização dessas células não oferece
vantagem para extenso uso comercial, a não ser em pequenas
usinas elétricas em regiões muito distantes de geradoras
hidro ou termoelétricas. Atualmente, existem projetos de
produção de eletricidade via satélite, captando
e convertendo a energia solar, por meio de grandes painéis
ao redor do planeta, em eletricidade que será transmitida
para a Terra por microondas.
O uso indireto da energia
solar ocorre através do aproveitamento
da biomassa, do vento, das marés, dos gradientes de temperatura
da água oceânica, dos combustíveis vegetais
e fósseis.
Veja
também:
Biomassa
Cerca
de 0,02% da energia solar incidente sobre a Terra é utilizada
no processo biológico da fotossíntese que transforma
a energia luminosa recebida em energia química. Esse processo
é o responsável também pela formação
de biomassa que constitui uma fonte de energia renovável
aproveitada de muitas maneiras: na forma de alimento (carnes, frutas,
peixes, legumes, etc), como combustível direto (lenha, casca
de babaçu, bagaço de cana, gás natural, etc)
e combustível indireto por meio de óleos vegetais
(mamona, soja, dendê) e de álcoois (etílico
e metílico convertidos da madeira, da cana-de-açúcar,
do sorgo sacarino, da mandioca, etc).
Os óleos vegetais e os álcoois possuem capacidade
para substituir o óleo combustível e a gasolina, respectivamente.
Ainda existem possibilidades tecnológicas para realizar conversões
fotoquímicas, promovendo a dissociação da água
por intermédio das algas, o que poderá vir a ser,
no longo prazo, uma forma de obter hidrogênio combustível.
O biogás oriundo da biomassa é uma fonte de energia
relativamente barata, renovável e eficiente, além
de não poluente. O subproduto desse processo é um
excelente fertilizante. Outra vantagem é o aproveitamento
de um material que, para ser eliminado ou tratado, necessitaria
de mais consumo de energia. Os problemas mais críticos para
a produção do biogás são os controles
do pH e da temperatura durante o estágio final de degradação
dos resíduos orgânicos.
A cana-de-açúcar e o sorgo sacarino são exemplos
de vegetais com boa eficiência de conversão, o que
os torna, potencialmente, matéria-prima para a extração
de álcool. O processo de obtenção dos álcoois
etílico e metílico, com a fermentação
e destilação de vegetais como a batata, a beterraba,
o milho, a cevada e outros cereais, é conhecido há
muito tempo. No entanto, seu uso como combustível é
muito recente, datando da Primeira Guerra Mundial. No Brasil, o
Plano Nacional do Álcool - PROÁLCOOL - mostrou uma
perspectiva de obter um combustível automotivo substituto,
reduzindo em setenta por cento o consumo de gasolina.
Para a geração de eletricidade, em média e
larga escala, ainda não há condições
de competitividade da biomassa com os combustíveis fósseis,
em vista dos custos econômicos. Também persistem alguns
problemas no que se refere aos processos de manejo e conversão.
Para pequenas populações dispersas, no meio rural
ou em localidades isoladas, onde as condições de extensão
da rede elétrica e a logística de transporte de combustível
são mais difíceis, a biomassa pode resultar na solução
menos dispendiosa, garantindo ainda o aproveitamento dos próprios
recursos locais. O Brasil utiliza para cultivo agrícola somente
7,5% dos 851 milhões de hectares de terras que possui. A
implantação de cultivos de biomassa pode ser uma alternativa
lucrativa para os proprietários rurais que poderão
utilizá-los, como cultivo complementar, na geração
de energia para consumo próprio e ainda prover uma fonte
de renda adicional para a agroindústria e o setor moveleiro
circunvizinhos.
A utilização de biomassa, para fins energéticos,
é tão antiga quanto a própria civilização.
Até o século XVIII, a principal fonte de energia era
a lenha. Nos séculos XIX e XX, com a progressiva introdução
comercial dos combustíveis fósseis, a biomassa assumiu
um plano secundário na matriz energética global, entrando
na lista das fontes de geração consideradas alternativas,
junto com as energias solar e eólica.
Energia
Éolica
O vento,
assim como a água, foi uma das fontes de energia mais utilizadas
pelo homem. Restos de um barco a vela encontrados em um túmulo
sumeriano, datado de 4000 aC, são os indícios do primeiro
uso histórico da energia eólica pela humanidade. Contudo,
foram os fenícios, pioneiros na navegação comercial,
que começaram a utilizar, por volta de 1000 aC, barcos movidos
pela força dos ventos. As embarcações movidas
a vela evoluíram até o desenvolvimento das caravelas
no século XIII e dominaram os mares até o começo
do século XIX, quando surgiu o navio a vapor.
Há indicações, a partir do século X,
que apontam o uso de moinhos de vento para bombear água e
moer grãos. Durante os dois séculos seguintes, os
moinhos foram projetados de acordo com as condições
geográficas para obter melhor aproveitamento do sentido predominante
dos ventos, mantendo o eixo motor numa direção fixa.
Na Holanda, durante o século XV, começaram a surgir
moinhos com cúpula giratória, que permitia posicionar
o eixo das pás na direção dos ventos. Com a
Revolução Industrial, os moinhos de vento sofreram
modificações para se adaptar à velocidade constante
necessária para manter o ritmo de produção.
Neste período são criados os primeiros sistemas de
controle e de potência que permitiram aperfeiçoar e
integrar os moinhos de vento a estas unidades produtivas.
A descoberta de novas tecnologias e o aperfeiçoamento desses
sistemas evoluíram até chegar às atuais turbinas
eólicas que vem sendo empregada em larga escala nos países
desenvolvidos desde o início da década de 1990, normalmente
com subsídios governamentais.
As pesquisas atuais se concentram nos novos materiais que permitam
desenvolver turbinas de maior porte, com potência maior que
as existentes (2 MW). Na costa oeste dos Estados Unidos, no norte
da Alemanha e na Dinamarca, a energia eólica funciona como
complemento à geração elétrica convencional.
A região litorânea brasileira, em particular no Nordeste
em função dos regimes de bons ventos, é considerada
apta para instalação de parques eólicos. No
litoral do Ceará, já estão instalados mais
de 15 MW de geração eólica complementar à
rede, a maioria por iniciativa privada.
Pilhas
Combustível
Devido
à alta eficiência e as baixíssimas emissões
de ruído e poluentes, a aplicação de pilhas
combustível, também chamadas de células combustível,
para geração de energia elétrica e propulsão
de veículos pode vir a ser um dos grandes avanços
tecnológicos da próxima década.
De maneira semelhante às baterias, essas pilhas convertem
a energia química de um combustível (hidrogênio)
em eletricidade na forma de corrente contínua. No entanto,
não descarregam nem necessitam de recarregamento periódico;
a produção de eletricidade se mantêm enquanto
existir suprimento de combustível e de oxidante para formar
a reação. Como a essência do processo é
inversa ao da hidrólise, os produtos gerados são basicamente
energia elétrica, calor e água, e uma quantidade muito
reduzida de poluentes (óxidos de nitrogênio e enxofre,
hidrocarbonetos e carbono).
Apesar de terem concepção teórica conhecida
desde meados do século XIX, as pilhas combustível
não tiveram desenvolvimento comercial até 1950 devido
a problemas com materiais e ao conhecimento científico limitado
sobre as reações eletroquímicas necessárias.
Nessa época, em função da necessidade de dispositivos
compactos de geração de energia como suporte aos projetos
de exploração espacial, as pesquisas de pilhas combustíveis
foram retomadas. Depois disso, Estados Unidos, Japão e Europa
investiram em diversos projetos para torná-las atrativas
comercialmente.
Além da alta eficiência e dos níveis muito baixo
de emissões poluentes, essas pilhas possuem atrativos operacionais
pela montagem em unidades modulares compactas, pré-montadas
na fábrica com pequeno tempo de construção,
e possibilitam complementar a capacidade existente de operação,
reduzindo a demanda de picos e perdas de energia.
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