O que é a energia solar?

   Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica.

   No seu movimento de translação em volta do Sol, o planeta Terra recebe 1 410 W/m2 de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo recto) com o Sol. Dessa energia, cerca de 19% é absorvida pela atmosfera e 35% é refletida pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.

   As plantas utilizam diretamente essa energia no processo de fotossíntese. Nós usamos essa energia quando queimamos lenha ou combustíveis minerais. Existem atualmente técnicas experimentais para criar combustível a partir da absorção da luz solar numa reação química de modo similar à fotossíntese vegetal - mas sem a presença destes organismos.

A produção de energia elétrica

A energia elétrica que se produz a partir da energia do sol, pode ser obtida essencialmente a partir de dois métodos:

Centrais solares térmicas

Neste tipo de centrais utiliza-se um conjunto de espelhos móveis espalhados por uma ampla área plana e desimpedida, que apontam todos para um mesmo ponto, situado no alto de uma torre, como se pode observar na figura apresentada em cima. Neste ponto, canalizações de água são aquecidas pela incidência da luz solar refletida, produzindo vapor que move uma turbina a vapor e que aciona um gerador de energia elétrica (da mesma forma que numa central termoelétrica, mas sem o recurso a combustíveis fósseis).

Centrais solares fotovoltaicas

Neste tipo de centrais solares, são utilizados painéis solares fotovoltaicos, que convertem a energia solar em energia elétrica. Os painéis fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter a energia da luz do Sol em energia elétrica. Estes painéis são compostos por células solares, assim designadas já que captam, em geral, a luz do Sol. Estas células são, por vezes, e com maior propriedade, chamadas de células fotovoltaicas. Quando a luz incide sobre uma célula fotovoltaica, os fotões que a integram chocam contra os eletrões presentes nas estruturas de silício, fornecendo-lhes energia. No interior de cada célula, gera-se assim um fluxo de eletrões, e como as células estão ligadas em série, produz-se corrente elétrica.

Como aproveitar a energia do vento?

   A energia eólica é a energia que provém do vento. O termo eólico vem do latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, deus dos ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento.

   A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as suas pás.

   Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombar água. Os moinhos foram usados para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de canais, sobretudo nos Países Baixos.

   Atualmente utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas tem a forma de um catavento ou de um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica.

   Torna-se necessário o agrupamento destes equipamentos em parques eólicos, para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trata de requisitos limitados de energia elétrica.

  A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota. Além disso, as turbinas eólicas podem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados.

Em 2005 a capacidade mundial de geração de energia elétrica através da energia eólica era de aproximadamente 59 gigawatts, - o suficiente para abastecer as necessidades básicas de um país como o Brasil - embora isso represente menos de 1% do uso mundial de energia.

  Em alguns países a energia elétrica produzida desta forma, representa uma percentagem significativa das necessidades energéticas desses países. Na Dinamarca esta representa 23% da produção, 6% na Alemanha e cerca de 8% em Portugal (dados de setembro de 2007) e na Espanha.

Globalmente, a geração através de energia eólica mais que quadruplicou entre 1999 e 2005.

A energia eólica é renovável, limpa, amplamente distribuída globalmente, e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito-estufa.

   O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 2005 o custo da energia eólica era cerca de um quinto do que custava no final dos anos 90, e essa queda de custos deve continuar com a ascensão da tecnologia de produção de grandes aerogeradores. No ano de 2003 a energia eólica foi a forma de energia que mais cresceu nos Estados Unidos.

   A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos investimentos de capital, e baixos custos de manutenção. Isto é particularmente verdade para o caso da energia eólica, onde os custos com a construção de cada aerogerador pode ficar na casa dos milhões de euros, os custos com manutenção são baixos e o custo com combustível é zero.

   Na composição do cálculo de investimento e custo nesta forma de energia levam-se em conta diversos fatores, como a produção anual estimada, as taxas de juros, os custos de construção, de manutenção, de localização e os riscos de queda dos geradores. Sendo assim os cálculos sobre o real custo de produção da energia eólica diferem muito, de acordo com a localização de cada gerador ou grupo de geradores.

O que são centrais nucleares?

   A utilização da energia nuclear possui elevados riscos, mas em contrapartida também traz benefícios. Isto faz com que o recurso a centrais nucleares esteja longe de gerar consenso.

   Esta energia pode ser vista como uma possível fuga ao elevado consumo e dependência do petróleo, mas como todas as outras energias teremos de fazer um balanço às vantagens e desvantagens da sua utilização.

  Energia nuclear é a energia libertada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atómicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia. Foi descoberta por Hahn, Straßmann e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com neutrões.

  A tecnologia nuclear tem como uma das suas finalidades gerar eletricidade. Aproveitando-se do calor emitido na reação, para aquecer a água até se tornar vapor, e assim movimentar um turbogerador. A reação nuclear pode acontecer controladamente num reator de uma central nuclear (usina nuclear em português do brasil) ou descontroladamente numa bomba atómica. Noutras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.

   Existem dois tipos de recursos energéticos utilizados para produzir energia nuclear, o urânio e o Tório, dois mineiros radioativos, embora o urânio seja o mais utilizado e conhecido, devido às reservas de urânio serem abundantes, o que não põe em causa o seu esgotamento a curto ou a médio prazo. O urânio é utilizado como combustível nos reatores nucleares, sob a forma de óxido, de liga metálica, ou ainda, de carboneto.

 

   Certos reactores utilizam o urânio natural, mas a grande maioria, como o caso dos reatores moderados e arrefecidos com água normal, que equipam mais de dois terços das centrais nucleares usam como combustível, o urânio enriquecido.

 

   O urânio é um elemento químico de símbolo U e de massa igual a 238 (92 protões e 146 neutrões). O urânio quando se encontra à temperatura ambiente encontra-se no estado sólido. Foi o primeiro elemento a revelar propriedades radioativas e foi descoberto em 1978.

 

   A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atómico de um elemento, podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos. O caso mais interessante é a possibilidade de provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrões ou outras partículas. Existem duas formas de reações nucleares: a fissão nuclear, onde o núcleo atómico subdivide-se em duas ou mais partículas; e a fusão nuclear, na qual pelo menos dois núcleos atómicos unem-se para formar um novo núcleo.

O que são centrais termoelétricas?

   Uma central termoelétrica (português europeu) ou usina termoelétrica ou termelétrica (português brasileiro) é uma instalação industrial utilizada para a produção de energia elétrica/eletricidade a partir da energia libertada por qualquer produto que possa gerar calor. Usualmente recorre-se aos combustíveis fósseis, como carvão, fuelóleo e gás natural, mas também podem ser utilizados outros combustíveis como o bagaço de diversos tipos de plantas.

   Estes combustíveis, que são fontes de energia primária não renovável, são queimados e o calor libertado é transferido para a água, aquecendo-a e transformando-a em vapor. O vapor de água assim obtido vai acionar as pás das turbinas que, por sua vez, movimentam os ímanes dos geradores elétricos, que vão produzir corrente elétrica alternada. Esta corrente elétrica, através da rede de distribuição, é levada até nossas casas.

   Sendo a fonte de energia utilizada neste tipo de central uma fonte não renovável, o seu uso depende das reservas naturais de combustíveis existentes no nosso planeta.

   Embora o carvão seja abundante, tornando-se, portanto, uma fonte de energia barata, a sua utilização nas centrais termoelétricas levanta muitos problemas de poluição. Diariamente, são queimados, em todo o mundo, milhares de toneladas de carvão. Os produtos resultantes da combustão são o dióxido de carbono, dióxido e trióxido de enxofre e grandes quantidades de poeiras, que vão para a atmosfera.

   Atualmente, as chaminés das centrais são altas e já dispõem de filtros adequados, que retêm uma parte apreciável das partículas sólidas em suspensão. Por outro lado, a altura das chaminés evita a poluição da camada mais baixa da atmosfera, mas faz com que as emissões gasosas sejam lançadas para a alta atmosfera, contribuindo para o efeito de estufa. Há, pois, necessidade de um maior desenvolvimento tecnológico, de modo a diminuir o impacto ambiental deste tipo de centrais.

   A primeira central termoelétrica no Brasil foi inaugurada em 1883, em Campos dos Goytacazes, com a potência de 52 kW. Atualmente existem cerca de cinquenta centrais deste tipo no Brasil, com uma capacidade máxima instalada que ronda os 15 000 MW.

   No início de 2012, estava instalada em Portugal uma potência total de 7407 MW, respeitantes a centrais termoelétricas.

O que são centrais hidroelétricas?

   Em Portugal e no Brasil grande parte da energia elétrica produzida provém de centrais hidroelétricas. Este tipo de centrais, aproveita a energia contida na água dos rios, para produzir energia elétrica. 

   Uma central hidroelétrica (Português europeu) ou uma usina hidrelétrica (Português brasileiro) é um complexo arquitetónico, um conjunto de obras e de equipamentos, que tem por finalidade produzir energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente num rio.

   A água (geralmente proveniente de um curso de água, como um rio) encontra-se retida num reservatório, sendo depois canalizada por uma conduta, até às pás das turbinas, que se movimentam com a força da água. Este movimento é transmitido aos geradores, que produzem a energia elétrica.

   Os maiores produtores mundiais de energia elétrica, a partir da energia hídrica, são os Estados Unidos, o Canadá e o Brasil.

   As centrais hidroelétricas são responsáveis por alguns impactos ambientais como o alagamento das áreas vizinhas, aumento no nível dos rios, em algumas vezes podem até mudar o curso do rio onde são implantadas, podendo, ou não, prejudicar a fauna e a flora da região. Todavia, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras, como a que se produz a partir da  energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a utilização do petróleo ou  do carvão, nas centrais termoelétricas, por exemplo.

   Pode utilizar-se este tipo de produção de energia em grande escala, quando existem os recursos hídricos adequados. Países como Portugal e Brasil não têm problemas de falta de água para este efeito.

 

   De qualquer das formas as alterações climáticas poderão alterar esta situação e torna-se necessário discutir alternativas à produção de energia elétrica, que também não sejam dependentes de recursos escassos como o petróleo ou o carvão.