Dentro do contexto de sustentabilidade, um dos temas mais relevantes diz respeito às fontes de energia renovável. Isso porque a produção de energia causa impactos sobre o meio ambiente, e esse é um ponto fundamental quando se trata de estabelecer políticas que protegem a natureza.
Atualmente, o uso de energia renovável é muito estimulado pelos governos, tanto para o consumidor quanto para o produtor. Campanhas de conscientização são planejadas com a finalidade de estimular o uso de fontes alternativas de energia, com benefícios para quem adotar algumas delas.
Confira, no post, mais detalhes sobre o assunto. Veja quais são as fontes de energia renováveis e não renováveis, e qual é a importância das primeiras para a sociedade!
O que são fontes de energia renovável?
As fontes de energia renovável são aquelas que, como o nome diz, têm potencial de renovação. Elas não poluem ou isso ocorre em níveis bem baixos.
Uma fonte renovável de energia libera menos gases que geram efeito estufa. Por outro lado, pode causar impactos ambientais de outros tipos, como geração de resíduos e transformação de áreas naturais para edificar usinas geradoras de energia.
Por isso, é importante conjugar a geração de energia a certas medidas que compensem os impactos sobre o meio ambiente. Entre tais medidas, podemos citar:
- políticas de replantio e de recuperação de zonas usadas em cultivos, como acontece com a biomassa da cana-de-açúcar;
- programas para recuperar áreas usadas na construção de geradores de energia, como ocorre nas fazendas de energia eólica;
- ações que envolvem responsabilidade social referente à população ribeirinha (construção de usinas hidrelétricas).
O que são as energias não renováveis?
Em contrapartida, as fontes de energia não renováveis se baseiam em recursos esgotáveis. Dessa forma, podem causar diferentes transtornos ao meio ambiente.
Isso é compreensível, já que se determinado recurso se esgotar, como será possível continuar gerando energia? Além disso, a eliminação de determinado recurso pode afetar o ambiente, causando desestrutura em um ou mais ecossistemas.
Quais são as fontes renováveis de energia?
As fontes de energia renovável permanecerão presentes no mundo. Estamos falando de ventos (energia eólica), rios e mares (energia hidrelétrica), radiação do sol (energia solar). Vamos conhecer mais detalhes sobre elas.
Energia eólica
Os ventos também podem ser usados na geração de energia elétrica. Para isso, existem as usinas eólicas, áreas muito amplas em que se instalam diferentes turbinas para captar a energia que os ventos produzem. Os ventos movimentam as pás dessas turbinas, que convertem a energia mecânica em energia elétrica.
A energia mecânica dos ventos sempre foi aproveitada para mover moinhos em algumas partes do mundo, inclusive, em países da Europa. Os moinhos de vento da Holanda se tornaram muito famosos, sendo retratados em pinturas. Na literatura, eles se destacaram, de forma especial, na obra de Cervantes, em que Dom Quixote atacava moinhos de vento julgando que fossem gigantes.
No Oriente, ainda na Idade Antiga, os moinhos de vento foram usados para elevação da água, processo realizado, hoje, pelas bombas d’água. Na Europa, foram populares na moagem de cereais.
O moinho de vento conhecido como mais antigo da Europa data de 1.185 e está na Inglaterra. Em Portugal, o moinho mais antigo registrado é de 1303. No Brasil, os moinhos de vento também existiram até o século XIX.
O funcionamento do moinho de vento tradicional (moagem) é semelhante ao das turbinas eólicas. As pás, movidas pela força dos ventos, acionam uma engrenagem que usa essa energia para moer grãos.
Eles são triturados e transformados em farinha. A moagem também se prestava a extrair líquidos de alguns produtos, que eram enviados para outras áreas de produção. A partir da Revolução Industrial, com o notável avanço das tecnologias, essas estruturas, tão valiosas na moagem de cereais e no bombeamento de água, caíram em desuso.
O contexto da sustentabilidade trouxe de volta ao cenário os moinhos de vento com uma nova roupagem: a de geradores de energia elétrica. Os parques eólicos estão se tornando comuns em diferentes regiões do mundo. No Brasil, existem alguns parques eólicos, sendo o maior e mais importante o Parque de Osório, no Rio Grande do Sul.
Os custos de instalação de um parque eólico são muito altos. Essa é uma desvantagem do sistema. Além disso, é preciso transformar áreas para que seja possível instalar uma usina eólica, o que gera impactos mais pesados no meio ambiente.
Energia solar
O sol é uma fonte limpa de energia. No princípio, sua instalação demandava valores muito altos. Atualmente, os custos estão baixando, e essa é uma tendência que, ao que tudo indica, vai crescer e se consolidar.
A fonte da energia solar é uma estrela de quinta dimensão, ou seja, encontra-se fora do planeta Terra. O Sol é o centro de nosso sistema (que está na Via Láctea) e ilumina diferentes planetas e satélites, como a lua.
Diante de sua localização no espaço e de sua natureza permanente, o sol é uma fonte de energia renovável, inesgotável e limpa. Está fora do alcance da ação humana, ou seja, nada que o ser humano faça pode atingir essa estrela — ao contrário do que acontece com as águas, o ar e o solo, por exemplo.
O sol é uma fonte de energia luminosa e térmica, que é fundamental para a sobrevivência dos seres vivos. Estima-se que ele se extinguirá em 10 bilhões de anos, ou seja, podemos considerar, para nossos limites, que ele realmente é uma fonte inesgotável de energia.
Conceitos relevantes
Para compreender melhor como podemos aproveitar a energia solar para gerar energia elétrica, vale a pena conhecer alguns conceitos: radiação, irradiância, irradiação e insolação. Vejamos:
- radiação solar é a emissão dos raios do sol pelo espaço por meio de ondas eletromagnéticas;
- irradiância solar é a quantidade de radiação solar que incide sobre determinada área da superfície terrestre, assim, sua unidade básica de medida é W/m2 (watt por metro quadrado, sendo watt uma unidade usada para medir a quantidade de energia que é transmitida em um segundo);
- irradiação solar é a irradiância em um intervalo de tempo, sendo assim, sua unidade básica de medida é Wh/m2 (watt-hora por metro quadrado);
- insolação é a mesma coisa que irradiância solar (uma fórmula para calcular a insolação é I = E/A, ou seja, insolação é a quantidade de energia dividida pela área).
Os estudiosos calculam, assim, a irradiância solar e/ou a irradiação solar para determinar as regiões mais favoráveis ao aproveitamento da energia solar por meio do sistema fotovoltaico, que é apto a captar e converter a energia solar em energia elétrica.
Sistema fotovoltaico
O sistema fotovoltaico é constituído pelas placas solares, pelos inversores (ou microinversores), pelos controladores de carga e pelas baterias:
- as placas solares (placas fotovoltaicas, painéis fotovoltaicos/solares, módulos fotovoltaicos/solares) são o coração do sistema, responsáveis pela captação e transformação da energia solar em eletricidade;
- os inversores (ou microinversores) são o cérebro do sistema, e transformam os 12 volts de corrente contínua (CC) das baterias em 110/220 volts de corrente alternada (CA) ou em outra tensão, e ainda sincronizam o sistema com a rede pública, na modalidade de instalação on-grid;
- controladores de carga atuam como válvulas, evitando sobrecargas ou descargas na bateria, o que contribui para melhorar o desempenho e aumentar a vida útil;
- baterias atuam como pulmões, armazenando energia para que o sistema seja usado quando o sol não aparece (noite, dias nublados ou chuvosos);
- estrutura/suporte para fixar os módulos;
- materiais elétricos para a conexão.
Como veremos, alguns componentes são dispensados, a depender da modalidade de instalação do sistema: on-grid (conectado à rede pública) ou off-grid (isolado).
Funcionamento do sistema fotovoltaico
A energia elétrica gerada a partir da energia solar é chamada de fotovoltaica. Isso porque ela resulta do efeito fotovoltaico.
Os fótons (partículas de luz) entram em contato com os átomos de silício que estão no painel solar. Esse choque entre fótons e átomos causa um deslocamento de elétrons, que gera uma corrente elétrica, a energia solar fotovoltaica. Cada painel solar é formado, basicamente, por:
- quadro de alumínio (moldura): confere proteção à placa durante a instalação e ao longo do uso do equipamento;
- vidro especial: vidro temperado com baixa quantidade de ferro e com revestimento antirreflexivo (é produzido com índice menor de reflexão, a fim de que uma quantidade maior de energia solar o atravesse);
- película encapsulante (EVA): filme plástico que se transforma em resina quando é exposto ao calor, e oferece consistência às células fotovoltaicas, dando proteção à porção inferior do painel;
- células fotovoltaicas: elas transformam a energia do sol em energia elétrica, são muito finas e podem ser feitas em silício cristalizado, silício monocristalino, silício policristalino, película fina, silício amorfo, CIGS (disseleneto de cobre, índio e gálio), CdTe (telureto de cádmio), arseneto de gálio, híbridas, Gratzel (orgânicas);
- película encapsulante (EVA): para proteger ainda mais o equipamento, adiando seu envelhecimento;
- backsheet (fundo protetor): filme branco situado na traseira do módulo solar que protege seus componentes internos;
- caixa de junção: encontra-se na parte traseira do painel e assegura melhor desempenho e segurança para o equipamento.
Modalidades de instalação do sistema
O sistema fotovoltaico pode ser instalado de três maneiras: on-grid (também chamada de grid-tie), off-grid (autônomo ou isolado) e híbrido.
Sistema on-grid
O sistema fotovoltaico conectado à rede (SFRC) é conhecido como on-grid. Ele apareceu nos anos 90, na Alemanha, devido aos conversores de corrente contínua para corrente alternada (drivers inversores de frequência).
Nesse sistema, a energia excedente que é produzida pelo sistema fotovoltaico durante o dia é injetada na rede pública. Durante a noite, importa a energia da rede pública, já que não é possível produzir sem a presença do sol. É o que se chama de compensação de energia. Nesse caso, as baterias não são necessárias, nem os controladores de carga.
O medidor é bidirecional, pois a energia transita em duas vias, entrando e saindo do sistema fotovoltaico. A concessionária de energia instala gratuitamente esse medidor, conforme determina a Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica).
Sistema off-grid
O sistema off-grid antecedeu o on-grid. Durantes os anos 50 e 70, só existia essa modalidade de instalação. A finalidade era fazer com que regiões remotas, não alcançadas pelas distribuidoras locais, usufruíssem de energia elétrica.
Há duas possibilidades de instalação autônoma: sem armazenamento ou com armazenamento de energia. No primeiro caso, é possível citar o bombeamento de água. Durante a geração de energia pelos painéis solares, ela alimenta a bomba d’água. Desse modo, a água é conduzida para a irrigação ou para algum reservatório.
Na instalação autônoma com armazenamento, o sistema é usado quando a energia não é gerada. É o que ocorre durante a noite, em que os bancos de baterias armazenam a energia.
Nesse caso, são necessários os controladores de carga e as baterias. Também pode ser usado sistema de monitoramento para conseguir dados de corrente, geração, potência, tensão e para gestão remota.
Sistema híbrido
Como o nome diz, o sistema híbrido combina on-grid com off-grid. Ele gera energia elétrica a partir da radiação solar e armazena a energia excedente em baterias. Conta com inversores on- grid e off-grid. Os inversores trabalham de forma isolada, enquanto uma das modalidades de geração não estiver conectada.
Contudo, para instalar um sistema híbrido, é preciso investir muito dinheiro. As baterias de energia fotovoltaica ainda são caras e os inversores híbridos custam mais que os inversores on-grid, já que têm mais funções.
Sistema de aquecimento
A energia térmica do sol também pode ser usada para aquecer a água de residências, empresas e indústrias. É uma boa opção, por exemplo, para aquecimento de piscinas privadas ou piscinas de clubes, resorts e hotéis.
Energia hidrelétrica
A força das águas é uma fonte renovável que põe em ação geradores de energia elétrica, nas usinas hidrelétricas. Está entre as fontes de energia renovável mais usadas no Brasil — na verdade, ela é a mais utilizada, pois 90% da energia elétrica das residências provêm de hidrelétricas.
Ela compensa por causa da quantidade de rios existentes no Brasil e pelos custos baixos de manutenção. Contudo, para construir as grandes hidrelétricas, é preciso alagar muitas áreas. Assim, existe uma intervenção no meio ambiente que gera grandes impactos, tanto ambientais quanto sociais.
Energia geotérmica
As usinas geotérmicas aproveitam o calor oriundo das camadas mais profundas do planeta, principalmente, do centro da Terra, que é constituído de magma. Esse calor é aplicado no aquecimento da água, que se converte em vapor e movimenta os geradores de energia. Além do vapor, também são aproveitadas rochas secas quentes e úmidas quentes.
As usinas costumam ficar em regiões em que existe atividade vulcânica. Nesses lugares, o calor fica mais próximo da superfície, o que facilita a perfuração. Por causa disso, é um modelo que não é adotado no Brasil, onde não acontecem atividades vulcânicas importantes.
A energia geotérmica também é limpa, além de ser renovável. Contudo, exige elevados custos para implementar os geradores de energia. O processo de aproveitamento da energia geotérmica, se não for feito com os devidos cuidados, pode causar instabilidade geológica, impactando de forma negativa o meio ambiente.
É importante proceder ao tratamento da água que vem das camadas profundas, já que ela pode trazer minerais nocivos à saúde. Em nosso país, a energia geotérmica é utilizada apenas para aquecimento da água em parques termais. Já na Islândia, seu uso é recorrente — é a nação que mais faz uso dela.
Biomassa
Biomassa é a matéria orgânica usada na produção de energia. Pode ser de origem animal ou vegetal. Obtém-se a biomassa pela decomposição de diferentes recursos renováveis, como madeira, plantas, restos de alimentos, excrementos, resíduos agrícolas e outros.
Diferentemente da energia que vem do interior da Terra, a biomassa é uma fonte de energia renovável muito explorada no Brasil. Há, em nosso país, áreas extensas de cultivo e condições climáticas promissoras durante o ano.
A biomassa da cana de açúcar é aplicada na fabricação dos combustíveis biodiesel e etanol. Eles são usados para alimentar grande parcela dos carros do país, por causa da economia proporcionada. Até a gasolina leva pequena porcentagem de etanol em sua composição. Vale lembrar que a gasolina é um produto de natureza fóssil.
Ainda que seja uma solução renovável, a biomassa envolve a queima e a emissão de gás carbônico (CO2). Esse fator causa certa preocupação aos defensores do meio ambiente. Por outro lado, envolve custos baixos e a produção é dinâmica, abrangendo grande diversidade de matéria-prima.
Quais são as fontes não renováveis de energia?
Depois de dar um panorama mais detalhado sobre as fontes de energia renovável, vamos falar sobre aquelas não renováveis. Elas consistem em recursos que tendem a se extinguir, ou seja, podem se esgotar. Podemos citar os combustíveis fósseis (carvão mineral, gás natural, petróleo) e os elementos radioativos (plutônio, urânio).
Combustíveis fósseis
São combustíveis provenientes do carvão mineral ou do petróleo. Servem para fazer funcionar motores e máquinas. É a fonte de energia mais usada no mundo.
Os combustíveis fósseis estão relacionados a altos lucros, mas oferecem muitos riscos para o meio ambiente. Os veículos movidos a combustíveis fósseis emitem gases que poluem o ar. Veja alguns impactos gerados.
Chuva ácida
O dióxido de enxofre, emitido durante a combustão de combustíveis fósseis, pode gerar a chuva ácida, um fenômeno que pode danificar construções ou monumentos de mármore/alvenaria, além de danificar lavouras.
Aquecimento global
O gás carbônico, também chamado de “dióxido de carbono”, é emitido na queima de combustíveis fósseis, e é um dos principais responsáveis pelo fenômeno do aquecimento global.
Riscos à saúde
Os veículos movidos a combustíveis desse tipo e indústrias de carvão podem causar danos graves à saúde da população. Entre as possíveis condições resultantes, lembramos as doenças de pulmão obstrutivas crônicas, a asma e o câncer pulmonar. Além disso, a exposição prolongada a esses combustíveis pode aumentar os riscos de infecções respiratórias.
Prejuízos à vida marinha
Para transportar os combustíveis fósseis, os meios mais utilizados são os navios. Durante o trajeto, podem ocorrer vazamentos em petroleiros e outros tipos de embarcações que carregam esses produtos.
Diante de vazamentos no mar, os danos à vida marinha são muitos. Para entender a gravidade desses acidentes, muito noticiados nas mídias convencionais e digitais, veja as possíveis consequências:
- erosão;
- redução da biodiversidade;
- efeito estufa;
- inversão térmica;
- chuvas ácidas;
- transformações climáticas;
- rompimento da camada de ozônio.
Energia nuclear
Nas usinas nucleares, a quebra (fissão) de átomos de certos elementos químicos produz calor. Um dos materiais mais usados é o urânio. Trata-se do mesmo princípio aplicado na produção de bombas atômicas, mas nas usinas nucleares, o calor gerado serve para aquecer a água, formando vapor que põe em movimento a turbina do gerador de energia elétrica.
Uma vantagem da energia nuclear é que ela promove, durante sua produção, índices baixos de poluição. Porém, em relação à segurança, esse tipo de energia envolve elementos muito perigosos à saúde das pessoas e de outros seres vivos. Um grande exemplo de catástrofe é o da usina de Chernobyl, em 1986, que se tornou histórico.
Por que as fontes renováveis de energia são tão importantes para o mundo?
Perante o agravamento dos problemas ambientais, tornou-se uma necessidade ampliar o modelo moderno, que vem ocupando um espaço cada vez maior no mercado de energia. Entre os mais importantes prejuízos causados pelos combustíveis fósseis, estão o efeito estufa, o aquecimento global e as mudanças climáticas.
Nesse contexto, as fontes de energia renovável são uma ótima opção para produzir energia limpa, cujos danos ao meio ambiente são bem menores. Elas contribuem para a construção de um futuro mais sustentável.
Além de diminuírem a liberação de gases nocivos que favorecem o aquecimento global, essas fontes de energia são continuamente renovadas, preservam os recursos naturais e oferecem, em geral, instalações com bom custo-benefício. Enfim, as fontes de energia renovável são soluções que podem e devem ser aproveitadas pelas pessoas e pelas empresas.
Naturalmente, algumas só são viáveis para pessoas jurídicas. No caso da energia solar, no entanto, ela pode ser usada por pessoas físicas, já que os custos de instalação e, principalmente, os de manutenção, são relativamente baixos.
O retorno do investimento tende a ocorrer em médio ou curto prazo, dada a longevidade do sistema, que pode alcançar entre 25 a 30 anos. A acessibilidade do sistema fotovoltaico chegou a dar origem a um novo termo: prosumidor, ou seja, o consumidor que produz (e pode compartilhar) sua própria energia elétrica.
Com o que leu até aqui, você já tem as informações mais importantes acerca das fontes de energia renovável. Se quiser investir nessa proposta, vai ajudar o mundo — e seu bolso!
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