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Fontes Alternativas de Energia pouco comuns (EL050)

Com o esgotamento de muitas fontes naturais de energia e com os problemas causados pelas fontes não renováveis, a preocupação em se obter energia de todas as formas possíveis e imagináveis tem levado a soluções bastante interessantes. Se bem que muitas sejam apenas meras curiosidades, pois não são economicamente viáveis ou não fornecem energia em grande quantidade vale à pena conhecer algumas delas.(dez 2011).

Existem muitos fenômenos naturais que envolvem energias em quantidade suficiente para poderem ser aproveitadas de alguma forma. Mesmo quando a quantidade é pequena, sempre existe a possibilidade de termos sua utilização na alimentação de equipamentos de baixo consumo.

É claro que existem os casos em que a quantidade de energia envolvida é grande, mas seu aproveitamento ainda não é viável por falta de uma tecnologia mais eficiente. Analisemos alguns casos interessantes.

 

a) Usinas por osmose

Um tipo de usina que já foi construída experimentalmente em alguns países é a que gera energia a partir do fenômeno da osmose, conforme detalhamos no artigo EL047.

Neste tipo de usina, aproveita-se o fenômeno da osmose que faz com que haja um fluxo de água entre duas soluções de concentrações diferentes separadas por uma membrana semipermeável de modo a equilibrar a concentração.

Se tivermos um grande reservatório de água doce separado da água do mar por uma membrana pode haver entre eles um fluxo importante de água, capaz de possibilitar a geração de energia, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 - Uma usina por osmose
Figura 1 - Uma usina por osmose

 

 

Esta modalidade poderia ser aprovetaida em ilhas ou locais de pequeno consumo de energia, para gerar energia elétrica. Isso seria importante nos casos em que não existem quedas de água capazes de acionar uma usina hidroelétrica convencional.

Assim, estudantes da Kyle Schole do Canadá, por exemplo, conseguiram obter eletricidade de bactérias que decompõem velhos pneus, um produto que traz sérios problemas de reciclagem em nossos dias.

 

b) Fermentação e decomposição

Processos de fermentação ou ainda decomposição de matéria orgânica podem liberar gases combustíveis capazes de fornecer energia. Isso já é aproveitado em depósitos de lixo que geram gases combustíveis.

No entanto a fermentação e decomposição também podem gerar diretamente eletricidade.

Em trabalho publicado em 2008, pesquisadores chineses mostraram como obter energia elétrica diretamente da fermentação da cerveja.

X. Wang, Y, J, Feng e H. Lee conseguiram uma densidade de energia de 483 mW/m2 com seu gerador experimental.

 

c) Calor do corpo

Onde se manifestar uma diferença de temperatura entre dois pontos pode-se gerar energia elétrica a partir de geradores termoelétricos do tipo termopares. Se bem que o rendimento desses dispositivos seja muito baixo, estudos já existem no sentido de se desenvolver tipos que possam ser usados em aplicações práticas.

Por exemplo, o fato do corpo humano estar a uma temperatura acima do ambiente (assim como de todos os animais de sangue quente) abre a possibilidade de nós mesmos sermos fonte de energia para alguns aparelhos que usamos.

Na figura 2 temos o experimento de pesquisadores do Fraunhofer Institute mostrando que podem ser gerados quase 200 mV a partir do calor da mão de uma pessoa, o suficiente para acionar dispositivos de pequeno consumo.

 

Figura 2 - Gerando eletricidade com o calor das mãos
Figura 2 - Gerando eletricidade com o calor das mãos

 

A Texas Instruments em parceria com pesquisadores do MIT iniciou um projeto para criar chips que possam ser alimentados pelo calor do corpo humano , possibilitando seu uso em equipamentos que fiquem em contato com a pele como também sejam implantados.

Uma idéia, que daria um excelente trabalho para uma feira de ciências seria colocar uma galinha chocando ovos sobre um transdutor termoelétrico de modo a gerar energia para um aplicativo. A imagem que criei na figura 3. Usando o Eltron, mostra o que poderia ser feito.

 

Figura 3 - Gerador termoelétrico galináceo do Eltron
Figura 3 - Gerador termoelétrico galináceo do Eltron

 

 

d) Marés e ondas

As marés são provocadas pela atração gravitacional do sol e da luz. Assim a rotação da terra faz com que surjam períodos de marés altas e baixas conforme a posição relativa do sol e da luz, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 - As marés o sol e a luz
Figura 4 - As marés o sol e a luz

 

 A idéia mais simples de uma usina que aproveite as marés é fazer uma barragem numa enseada ou baía. Quando a maré subir a água força sua entrada na baía fazendo funcionar as turbinas. Quando a maré baixa, inverte-se o sentido de rotação das turbinas para que a água saia. Na figura 5 mostramos isso.

  

Figura 5 - Usina que aproveita as marés
Figura 5 - Usina que aproveita as marés

 

 Para as ondas também existem soluções interessantes como mecanismos que aproveitam o sobe e desce da água de modo a operar geradores por um sistema de alavancas. A figura 6 mostra uma dessas soluções.

  

Figura 6 - Solução britânica para gerar energia com as ondas verticais do mar
Figura 6 - Solução britânica para gerar energia com as ondas verticais do mar

 

 O sobe e desce da bóia faz com que o sistema de polias seja acionado e com isso o alternador gire produzindo energia, nesta solução britânica, uma das muitas encontradas na internet.

 O interessante do aproveitamento da energia das marés e das ondas é que no fundo é a energia transferida pela gravitação entre a terra e a luz que se transforma em energia elétrica. De forma natural esta energia se perde no atrito da água em seu movimento.

Assim, se pensarmos bem é a energia potencial gravitacional do sol e da lua que está se convertendo em energia elétrica e o resultado desta conversão é uma redução (muito pequena) da rotação da terra. Nada é de graça quando se trata de energia.

 

e) Campos elétricos da terra

O campo magnético da terra devido a sua natureza líquida condutora e seu movimento de rotação além da turbulência do magma faz com existam correntes telúricas circulando em nosso planeta.

O mapa antigo da figura 7 mostra uma possível distribuição dos campos de correntes existentes em nosso planeta.

 

Figura 7 - Distribuição das correntes elétricas na terra
Figura 7 - Distribuição das correntes elétricas na terra

 

 Isso significa que enterrando-se duas barras de metal ao longo de uma dessas linhas de campo e não perpendicularmente é possível obter uma certa tensão elétrica, capaz de ser aproveitada na alimentação de algum equipamento.

No entanto, dada a baixa potência obtida e a dificuldade em se captar essa energia é um sistema que ainda demorará muito para ser usado na prática.

 

f) Agitação de objetos

O agitar de um objeto pode servir para gerar uma certa quantidade de energia capaz de alimentar um circuito eletrônico ou acender um LED. É claro que em grande escala não se trata de um modo prático de se obter grandes quantidades de energia.

Alguns brinquedos e objetos que fazem uso desta técnica podem ser adquiridos muito mais como curiosidade do que pela sua praticidade. Na figura 8 temos um exemplo.

 

 

Figura 8 - Lanterna que gera energia ao ser agitada
Figura 8 - Lanterna que gera energia ao ser agitada

 

 

Agitando-se a lanterna mostrada na figura gera-se energia para carregar um grande capacitor que mantém os LEDs de alto brilho acesos por algum tempo.

Segundo o fabricante 1 minuto de agitação faz a lanterna se manter acesa por 20 minutos. O site que vende esta lanterna é WWW.allthingsgreen.net.

No site indicado pode-se encontrar diversos aparelhos alimentados por fontes alternativas de energia tais como a energia mecânica do acionamento de manivelas (dínamos manuais), energia solar, etc.

 

g) Raios

Esta é uma fonte de energia que para muitos pode significar uma boa alternativa para futuro, mas que na verdade é enganosa quanto a sua real potência.

De fato, os raios possuem um poder destruidor muito grande, mas isso porque eles carregam energia concentrada. Num tempo muito curto eles produzem uma corrente intensa sob tensão intensa. O produto tensão x corrente é um número enorme, mas quando multiplicamos pelo tempo para obter a energia, como o tempo é muito curto, o valor desta energia cai a valores decepcionantes.

Assim, o raio destrói pela concentração da energia e não pela quantidade de energia que efetivamente pode fornecer por um bom tempo.

Um raio típico tem uma corrente que vai de 1 000 ampères a 20 000 ampères se bem que tenham sido constatados casos em que a corrente chega até a 200 000 ampères. A duração do evento, entretanto é da ordem de 20 a 100 ms.

De acordo com os físicos Stephen Reucroft e Johns Swain a energia total transportada por um raio é de alguns milhões de joules, dada sua curta duração, o que seria suficiente para acender uma lâmpada de 100 W por apenas algumas dezenas de horas.

Mas a dificuldade maior está em captar e armazenar esta energia, dada a tensão que pode chegar a milhões de volts e portanto muito difícil de isolar. Pensa-se no futuro em utilizar supercondutores para armazenar esta energia nos campos criados e depois aproveitá-la numa demanda vagarosa.

A empresa Alternate Energy Holdings dos Estados Unidos testou em 2007 um método de capturar esta energia. O inventor do sistema, segundo se relata com segui armazenar energia de um raio suficiente para alimentar uma lâmpada de 60 W por 20 minutos a partir de um raio criado artificialmente para o experimento.

O criador do sistema usou uma torre e um capacitor especial para armazenar a energia.

Uma outra idéia consiste em se usar a energia dos raios para fazer a eletrólise da água para produzir hidrogênio conforme mostra a figura 9.

 

Figura 9 - Gerando hidrogênio com a energia dos raios
Figura 9 - Gerando hidrogênio com a energia dos raios

 

Mas, a maior dificuldade para se utilizar este tipo de energia está na impossibilidade de se detectar exatamente onde vai ocorrer a descarga.

 

Conclusão

Se bem que a quantidade de fontes alternativas de energia disponíveis seja grande nem sempre o aproveitamento delas é possível, conforme vimos neste artigo, pois existem dificuldades técnicas e também limitações quanto a quantidade de energia disponível.

No futuro talvez algumas delas passem a ser usadas para geração de energia em pequena escala, mas acreditamos que isso ainda vai levar um bom tempo.

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