Seja bem-vindo ao blog Energia Elétrica 2010!
Desenvolvedores:
JESSICA CAROLINE
JESSICA PAULA
MARCONI
MARCELA
TATIANE CAROLINE
Turma: 3M3
quinta-feira, 2 de dezembro de 2010
segunda-feira, 22 de novembro de 2010
Introdução
A energia elétrica é uma forma de energia baseada na geração de diferenças de potencial elétrico entre dois pontos, que permitem estabelecer uma corrente elétrica entre ambos. Mediante a transformação adequada é possível obter que tal energia mostre-se em outras formas finais de uso direto, em forma de luz,movimento ou calor, segundo os elementos da conservação da energia.
É uma das formas de energia que o homem mais utiliza na atualidade, graças a sua facilidade de transporte, baixo índice de perda energética durante conversões.
A energia elétrica é obtida principalmente através de termoelétricas, usinas hidroelétricas, usinas eólicas e usinas termonucleares.
Objetivos
Este blog tem por objetivo explanar as várias nuances da energia elétrica. Desde a sua geração, que pode ser realizada de várias maneiras, passando pela logística envolvida na sua distribuição, até o recebimento do consumidor final.
Além disso, também pretende falar sobre as reações e efeitos causados pela energia, suas implicações e impactos.
Generalizando, o principal objetivo deste blog é mostrar toda a complexidade envolvida na geração da energia elétrica, e mostrar, portanto, o valor que ela merece receber.
Usina Termoelétrica ou Usina Termelétrica (português brasileiro) é uma instalação industrial usada para geração de energia elétrica/eletricidade a partir da energia liberada em forma de calor, normalmente por meio da combustão de algum tipo de combustível renovável ou não renovável.
Geralmente funciona com algum tipo de combustível fóssil como gasolina, petróleo, gás natural ou carvão, que é queimado na câmara de combustão.
Há vários tipos de usinas termoelétricas, sendo que os processos de produção de energia são praticamente iguais porém com combustíveis diferentes. Alguns exemplos são:
Usina a óleo;
Usina a gás;
Usina a carvão;
Usina nuclear.
Assim, estas podem, em algumas vezes, ser menos rentáveis que as hidrelétricas.
O cálculo da potência instalada de uma usina é efetuado através de estudos de energéticos que são realizados por engenheiros mecânicos, eletricistas e civis. A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição.
Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários 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.
Em 2009 a capacidade mundial de geração de energia elétrica através da energia eólica foi de aproximadamente 158 gigawatts (GW), o suficiente para abastecer as necessidades básicas de dois países como o Brasil (o Brasil gastou em média 70 gigawatts em janeiro de 2010). Para se ter uma idéia da magnitude da expansão desse tipo de energia no mundo, em 2008 a capacidade mundial foi de cerca de 120 GW e, em 2008, 59 GW. Os EUA lideram o ranking dos países que mais produzem energia através de fonte eólica. O total instalado nesse país ultrapassa os 35 GW. Atrás deles vem a Alemanha, com cerca de 26 GW instaladas, e a China, com 25 GW.
Em alguns países, a energia elétrica gerada a partir do vento representa significativa parcela da demanda. Na Dinamarca esta representa 23% da produção, 6% na Alemanha e cerca de 8% em Portugal e na Espanha (dados de setembro de 2007). Globalmente, a energia eólica não ultrapassa o 1% do total gerado por todas as fontes
Usina nuclear é uma instalação industrial empregada para produzir eletricidade a partir de energia nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioativos que através de uma reação nuclear produzem calor. Este calor é empregado por um ciclo termodinâmico convencional para mover um alternador e produzir energia elétrica.
As centrais nucleares apresentam um ou mais reatores, que são compartimentos impermeáveis à radiação, em cujo interior estão colocados barras ou outras configurações geométricas de minerais com algum elemento radioativo (em geral o urânio). No processo de decomposição radioativa, estabelece-se uma reação em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia empregada.
As instalações nucleares são construções muito complexas, devido às diversas tecnologias industriais empregadas, e ao elevado grau de segurança que é adaptado. As reações nucleares, por suas características, são altamente perigosas. A perda do controle durante o processo pode elevar a temperatura a um valor que levaria à fusão do reator, e/ou ao vazamento de radiações nocivas para o ambiente exterior, comprometendo a saúde dos seres vivos.
Usina geotérmica é um tipo de central elétrica que utiliza energia geotérmica, o calor que provem do interior da Terra, para gerar energia elétrica. A primeira central deste tipo data de 1904 e conseguiu por em funcionamento quatro lâmpadas. Nos dias de hoje este tipo de centrais evolui e podem fornecer potências na ordem dos 500 MW instalados.
A produção de eletricidade baseia-se no ciclo de turbina a vapor (ciclo de Rankine). Exemplo deste tipo de central existe na Ilha de São Miguel (Açores), Central Geotérmica do Pico Vermelho.
A eficiência deste tipo de centrais até a uns anos era bastante reduzida. Neste momento, esta tecnologia está ainda em evolução e promete grandes vantagens face aos outros tipos de centrais.
A transmissão de energia é dividida em duas faixas: a transmissão propriamente dita, para potências mais elevadas e ligando grandes centros, e a distribuição, usada dentro de centros urbanos, por exemplo.
Cada linha de transmissão possui um nível de tensão nominal, aonde encontramos linhas de até 750 kV, com diversos estudos e protótipos em 1 a 1,2 MV. As linhas de distribuição são usualmente na faixa de 13,8 kV. Para a conversão entre níveis de tensão, são usados transformadores.
Em sistemas de grande porte, é usual a interligação redundante entre sistemas, formando uma rede. O número de interligações aumenta a confiabilidade do sistema, porém aumentando a complexidade. A interligação pode tanto contribuir para o suprimento de energia quanto para a propagação de falhas do sistema: um problema que ocorra em um ponto da rede pode afundar a tensão nos pontos a sua volta e acelerar os geradores, sendo necessário o desligamento de vários pontos, incluindo centros consumidores, havendo o aparecimento de apagões ou blecautes.
Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, transformando tensões, correntes e ou de modificar os valores das Impedância elétrica de um circuito elétrico. Trata-se de um dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz.
O transformador consiste de duas ou mais bobinas ou enrolamentos e um "caminho", ou circuito magnético, que "acopla" essas bobinas. Há uma variedade de transformadores com diferentes tipos de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princípio de indução eletromagnética.
O transformador é constituído de um núcleo de material ferromagnético, como aço, a fim de produzir um caminho de baixa relutância para o fluxo gerado. Geralmente o núcleo de aço dos transformadores é laminado para reduzir a indução de correntes parasitas ou de corrente de Foucault no próprio núcleo, já que essas correntes contribuem para o surgimento de perdas por aquecimento devido ao efeito Joule. Em geral se utiliza aço-silício com o intuito de se aumentar a resistividade e diminuir ainda mais essas correntes parasitas.
A rede elétrica é formada por dois fios, um chamado fase e outro chamado neutro. O fio neutro possui potencial zero e o fio fase é por onde a tensão elétrica é transmitida. Como haverá diferença de potencial entre a fase e o neutro, haverá tensão elétrica. Na rede elétrica a tensão é alternada, já que potencial elétrico do fio fase é uma forma de onda senoidal, isto é, varia ao longo do tempo.
A voltagem que recebemos em nossas residências, proveniente do transformador de rua, é uma voltagem alternada, isto é, o seu sentido é invertido periodicamente. Como já dissemos, estas inversões de sentido são muito rápidas, pois sua frequência é de 60 hertz, isto é, a voltagem muda de sentido 120 vezes por segundo. A voltagem não é constante, como acontece com uma corrente contínua. O seu valor varia rapidamente: passa por um valor máximo, decresce, chega a zero, inverte de sentido, atinge um valor igual ao valor máximo, porém sem sentido contrário, torna a se anular e assim sucessivamente.
O valor máximo atingido pela voltagem alternada é denominado valor de pico.
Entretanto, quando fornecemos o valor de uma voltagem alternada, estamos normalmente nos referindo não à voltagem de pico, mas a uma quantidade denominada valor eficaz da voltagem. Este valor eficaz seria o valor de uma voltagem constante (contínua) que dissipasse, durante o tempo de um período, em que uma resistência R, a mesma energia térmica que é dissipada em R pela voltagem alternada, durante o mesmo intervalo de tempo.
Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre uma transformação de Energia Elétrica em Energia Térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889).
Esse fenômeno ocorre devido o encontro dos elétrons da corrente elétrica com as partículas do condutor. Os elétrons sofrem colisões com átomos do condutor, parte da energia cinética (energia de movimento) do elétron é transferida para o átomo aumentando seu estado de agitação, conseqüentemente sua temperatura. Assim, a energia elétrica é transformada em energia térmica (calor).
Nas linhas em médias e altas tensões, a escolha das secções dos condutores geralmente se baseia em um equacionamento econômico entre perdas por efeito joule e os investimentos necessários. Nas linhas em tensões extra-elevadas e nas futuras linhas em tensões ultra-elevadas, o controle das manifestações do efeito corona pode ser o elemento dominante para orientar essa escolha. As múltiplas manifestações do efeito corona tem implicações diretas com a economia das empresas concessionárias e com o meio ambiente no qual as linhas de transmissão se encontram. Todas são importantes, e por isso mesmo devem merecer dos projetistas a devida atenção. O efeito corona aparece na superfície dos condutores de uma linha aérea de transmissão quando o valor do gradiente de potencial aí existente excede o valor do gradiente crítico disruptivo do ar. Mesmo em um campo elétrico uniforme, entre dois eletrodos planos paralelos no ar, uma série de condições controlam essa tensão disruptiva, tais como a pressão do ar, a presença do vapor d’água, o tipo de tensão aplicada e a fotoionizaçao incidente. No campo não uniforme em torno de um condutor, a divergência do campo exerce influencia adicional, e qualquer partícula contaminadora, como poeira, por exemplo, transforma-se em fonte punctual de descargas.
Uma solução para os grandes centros urbanos é o uso de linhas subterrâneas. A principal dificuldade é na isolação e blindagem dos condutores, de forma a acomodarem-se nos espaços reduzidos, ao contrário das linhas aéreas que utilizam cabos nus, utilizando-se do ar como isolante natural. O uso de condutores isolados também dificulta a dissipação de calor, reduzindo consideravelmente a ampacidade da linha.
A travessia de rios e canais por linhas aéreas demanda um projeto especial, por quase sempre haver a necessidade de transpor um vão muito grande. Neste caso, a catenária formada pelos cabos será imensa, necessitando o uso de cabos com liga especial e torres gigantescas.
O uso de linhas submarinas evita o uso destas estruturas, reduzindo a poluição visual e evitando problemas em locais com travessias de navios. A linha submarina tem a limitação de possuir uma grande capacitância, reduzindo o seu alcance prático para aplicações em corrente alternada, fato no qual é preferível o uso de linhas em corrente contínua.
Uma subestação é uma instalação elétrica de alta potência, contendo equipamentos para transmissão, distribuição, proteção e controle de energia elétrica.
Funciona como ponto de controle e transferência em um sistema de transmissão elétrica, direcionando e controlando o fluxo energético, transformando os níveis de tensão e funcionando como pontos de entrega para consumidores industriais.
Durante o percurso entre as usinas e as cidades, a eletricidade passa por diversas subestações, onde aparelhos chamados transformadores aumentam ou diminuem a sua tensão. Ao elevar a tensão elétrica no início da transmissão, os transformadores evitam a perda excessiva de energia ao longo do caminho. Já ao rebaixarem a tensão elétrica perto dos centros urbanos, permitem a distribuição da energia por toda a cidade.
É importante lembrar que o fornecimento de energia elétrica no Brasil é feito por meio de um grande e complexo sistema de subestações e linhas de transmissão, interligadas às várias usinas de diversas empresas. Assim, uma cidade não recebe energia de uma única usina, e sim com a energia gerada por diversas usinas hidrelétricas, termelétricas e até nucleares, dependendo da região.
Conclusão
A energia elétrica é a fonte propulsora da sociedade desenvolvida em que vivemos. Uma vez que os grandes centros urbanos encontram-se, na maioria das vezes, afastados das usinas produtoras de energia, faz-se necessária uma logística especial afim de que esta chegue ao seu destino com a menor perca possível. Assim, demanda-se um custo enorme para que a transmissão seja eficaz, evitando ao máximo o desperdício, e garantindo que a energia possa chegar com a maior qualidade possível ao seu destino final.
Referências
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Termoel%C3%A9tricas
http://pt.wikipedia.org/wiki/Usinas_hidroel%C3%A9tricas
http://pt.wikipedia.org/wiki/Usinas_e%C3%B3licas
http://pt.wikipedia.org/wiki/Central_nuclear
http://pt.wikipedia.org/wiki/Central_geot%C3%A9rmica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transmiss%C3%A3o_de_energia_el%C3%A9trica
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/457
http://www.uniblog.com.br/i12eletrica/461280/transmissao-e-distribuicao.html
http://www.efeitojoule.com/2008/04/efeito-joule.html
http://www.altatensao2001.hpg.ig.com.br/corona.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transmiss%C3%A3o_de_Energia_El%C3%A9trica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Subesta%C3%A7%C3%A3o
Assinar:
Postagens (Atom)