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Sistemas de conversão de energia - Introdução
Sistemas de conversão de energia - Combustão
Sistemas de conversão de energia - Motor de combustão interna
Sistemas de conversão de energia - Permutador
Sistemas de conversão de energia - Motor / gerador eléctrico
Sistemas de conversão de energia - Turbomáquina
Sistemas de conversão de energia - Grupo electrogéneo
Sistemas de conversão de energia - Cogeração
Sistemas de conversão de energia - Central termoeléctrica
Sistemas de conversão de energia - Central nuclear
Sistemas de conversão de energia - Central hidroeléctrica
Sistemas de conversão de energia - Energia solar
Sistemas de conversão de energia - Aerogerador
Sistemas de conversão de energia - Fusão nuclear
Sistemas de conversão de energia - Combustão limpa
Sistemas de conversão de energia - Células de combustível
Sistemas de conversão de energia - As energias do mar

Sistemas de conversão de energia - Introdução

Na generalidade dos casos, as fontes energéticas que utilizamos não nos fornecem de imediato a energia que pretendemos, por exemplo, podemos morrer gelados perto de uma pilha de lenha, mas se conseguirmos colocar a lenha em combustão, aí certamente a nossa sobrevivência estará garantida, ou seja é necessário accionar um mecanismo (combustão) de forma a converter a energia química contida na madeira em energia calorífica. 

Como referido no Capítulo Introdução, a qualquer actividade está associada geração de energia desorganizada, não aproveitável, que dá pelo nome de entropia ou poluição, pelo que os sistemas de conversão de energia, são frequentemente responsáveis por grande parte da poluição resultante do consumo intensivo de energias, assim ao avaliar o impacto ambiental resultante da utilização de uma determinada fonte energética, é fundamental contabilizar a poluição gerada por todo o processo de conversão de energia até que finalmente se possa, por exemplo, ligar um interruptor e iluminar um espaço.

Para além da energia química dos alimentos que sai fora deste contexto e como tal não será abordada, basicamente o Homem actual necessita de luz, calor, electricidade e energia mecânica (movimento). Assim, torna-se necessário converter as fontes energéticas anteriormente abordadas de forma a conseguirem satisfazer as necessidades energéticas da sociedade moderna. Para tal, são utilizados, isoladamente ou de forma combinada, um conjunto de sistemas de conversão de energia, sendo que uma determinada fonte energética só tem interesse se for possível a sua transformação numa manifestação energética directamente utilizável pelo Homem, ou pelos processos industriais que este utiliza.

Seguidamente, serão abordados alguns dos sistemas de conversão energética que o engenho humano tem vindo a desenvolver

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Sistemas de conversão de energia - Combustão

A combustão, foi certamente o primeiro sistema de conversão energético utilizado pelo Homem. A luz e calor resultante da combustão era utilizado pelo Homem para se aquecer, iluminar, cozinhar e, mais tarde, criar os primeiros artefactos.

A combustão não passa de uma reacção química em que dois elementos (combustível e comburente) se recombinam, resultando desse processo a libertação de calor. Como produtos da combustão obtemos genericamente gases e resíduos sólidos. 

Dependendo das condições em que ocorre a combustão, os produtos que dela resultam são diferentes, pelo que as emissões gasosas, normalmente poluentes, dependem em grande medida das condições de queima. Como actualmente, do ponto de vista energético, a combustão é empregue para a obtenção de calor, as condições de queima são normalmente ajustadas de forma a maximizar-se a temperatura de queima, de forma a reduzir tanto quanto possível a emissão de gases poluentes.

A emissão de gases poluentes, varia em função do tipo de combustível utilizado e das condições de queima (partindo do princípio que o comburente a utilizar é o ar). Assim para a combustão de:

  • Carvão obtém-se dióxido de carbono, óxido de enxofre, óxidos de nitrogénio e mercúrio. A perigosidade destas emissões impõe que os gases resultantes da queima de carvão em grande escala sejam constantemente monitorizados;
  • Petróleo e seus derivados obtém-se dióxido de carbono, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogénio, metano e compostos de mercúrio. A quantidade de dióxido de enxofre e dos compostos de mercúrio dependem grandemente da quantidade de enxofre e mercúrio contidos no petróleo. A exemplo da combustão de carvão a combustão de petróleo e seus derivados implicam uma monitorização regular;
  • Biomassa obtém-se dióxido de carbono, óxido de enxofre, óxidos de nitrogénio e consoante a matéria utilizada como combustível pode-se obter componentes de mercúrio e dioxinas. Uma vez mais, estas combustões terão de ser cuidadosamente monitorizadas;
  • Gás natural obtém-se dióxido de carbono e óxidos de nitrogénio mas em quantidades muito inferiores às resultantes da queima de carvão ou petróleo, decorrente da composição química do gás natural e da facilidade de queima que o gás quando comparado com os combustíveis líquidos ou sólidos. Quando ocorre uma combustão incompleta de gás natural pode também ser libertado metano. Embora a combustão de gás natural em grande escala também deva serz monitorizada, a perigosidade das suas emissões, é claramente inferior face aos exemplos anteriormente apresentados;
  • Hidrogénio obtém-se vapor de água e óxidos de azoto (gazes com uma toxicidade moderada).

Do ponto de vista ambiental, a combustão “normal”, em que o ar é o comburente, é um processo de conversão energética pouco amigável, uma vez que, em proporções diferentes, ocorre sempre a libertação de gases poluentes, que deverá ser monitorizada, de forma pontual ou contínua, dependendo do caudal e da concentração dos respectivos poluentes. (Animação: Combustão)

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Sistemas de conversão de energia - Motor de combustão interna


O motor de combustão interna é um dispositivo que transforma a energia contida num combustível em energia mecânica. Para tal, recorre a dois sistemas de conversão de energia, a combustão que origina a expansão da mistura combustível / comburente e a libertação de calor, sendo que esta reacção ocorre no interior de uma câmara de combustão, que por sua vez tem a capacidade de converter essa expansão em energia mecânica. De uma forma esquemática ocorre o seguinte:

  • Um motor de combustão interna é muito pouco eficiente do ponto de vista energético, uma vez que para além de produzir energia mecânica, produz grandes quantidades de calor (que na maior parte dos casos é simplesmente dissipado para o meio ambiente). Por outro lado, as condições de operação da maior parte destes motores impede que a queima de combustível seja completamente realizada, como resultado são libertadas para o meio ambiente quantidades apreciáveis de combustível por queimar. 
  • Genericamente, todos os elementos susceptíveis de entrar em combustão poderão ser utilizados num motor de combustão interna, devendo no entanto o motor ser redesenhado de forma a tirar o máximo rendimento das capacidades energéticas do combustível, reduzindo ao mínimo as quantidades de poluentes emitidas.
  • Os motores de combustão interna, dada a sua portabilidade e capacidade descentralizada de produzir energia, têm inúmeras aplicações das quais a mais comum é a motorização de viaturas automóveis. (Animação: Motor de combustão interna)

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Sistemas de conversão de energia - Permutador

Os permutadores, na realidade, não são sistemas de conversão energética mas antes sistemas de transferência energética, sendo normalmente utilizados para transferir (permutar) calor de um sólido para um fluído e vice-versa, ou entre fluidos, como por exemplo o radiador de um automóvel ou o dissipador de calor de um processador (CPU). Normalmente, estes sistemas são utilizados para manter as condições térmicas de operacionalidade de um determinado sistema e/ou para recuperar energia térmica que de outra forma se iria perder.

Por se tratar de um sistema de transferência energética e não de conversão, a sua eficiência é muito elevada, sendo que a entropia gerada / poluição é muito reduzida, por vezes quase desprezável. (Animação: Permutador de calor)

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Sistemas de conversão de energia - Motor / gerador eléctrico

O motor eléctrico é um dispositivo que quando alimentado por uma corrente eléctrica, produz um movimento de rotação com uma determinada potência a que se dá o nome de binário.

Um gerador é um dispositivo com um princípio de funcionamento em tudo idêntico ao do motor eléctrico mas que funciona de forma inversa, ou seja, quando accionado por um movimento rotativo produz energia eléctrica.

Estes equipamentos para além da produção de energia eléctrica ou mecânica (conforme se trate de um gerador ou de um motor) produzem apenas uma quantidade relativamente reduzida de calor, pelo que têm rendimentos energéticos muito elevados.

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Sistemas de conversão de energia - Turbomáquina

Basicamente, uma turbomáquia é constituída por um eixo sobre o qual são aplicadas pás, com o objectivo de realizar trocas de energia mecânica com fluidos, ou seja, por exemplo, “capturar” a energia da água ou do ar em movimento.

Este tipo de máquinas são normalmente reversíveis, ou seja uma máquina que absorva a energia da água em movimento é também capaz de colocar água em movimento se accionada pela correspondente energia de rotação.

Os recentes desenvolvimentos da aerodinâmica e da hidrodinâmica fazem com que este tipo de máquinas assumam rendimentos muito elevados. (Animação: Esquema simplificado de uma turbomáquinar)

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Sistemas de conversão de energia - Grupo electrogéneo

Um grupo electrogéneo é composto por um motor de combustão interna acoplado a um gerador eléctrico. 

Este sistema utiliza o motor para converter a energia do combustível (normalmente diesel) em energia mecânica de rotação, que por sua vez é transformada pelo gerador em energia eléctrica. Tendo por base um motor de combustão interna, este sistema acaba por ter uma eficiência energética muito reduzida, tendo no entanto, a vantagem ser um sistema de produção de energia altamente descentralizado e de poder assumir uma elevada portabilidade. 

São muito utilizados em edifícios que, dadas as exigências de ininterruptibilidade do fornecimento de energia eléctrica, dispõem de sistemas de backup, para fornecer a necessária energia eléctrica em caso de falha da rede.

Em algumas situações, constituem ainda uma medida de racionalização dos consumos energéticos. É por exemplo o caso de uma instalação fabril, que disponha de um equipamento cujo funcionamento seja esporádico e que consuma muita energia eléctrica, em vez de assumir um contrato de fornecimento de energia muito dispendioso (derivado da elevada potência contratada), é frequentemente preferível dispor de um grupo electrogéneo que suprima esse pico de consumo e assumir uma contrato de fornecimento de energia de potência inferior.

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Sistemas de conversão de energia - Cogeração

A cogeração é um sistema idêntico ao grupo electrogéneo, mas com a particularidade de dispor de um permutador de calor que permite aproveitar o calor que o grupo electrogéneo desperdiça. 

De referir que, de acordo com o ponto anterior, a cogeração apresenta uma eficiência energética significativamente superior, resultante do aproveitamento do calor libertado. Este calor pode ter inúmeras utilidades, nomeadamente, climatização, aquecimento de águas sanitárias, utilização em processos industriais, etc.

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Sistemas de conversão de energia - Central termoeléctrica

As centrais termoeléctricas são grandes instalações de produção de energia eléctrica que tipicamente funcionam do seguinte modo: é queimado um combustível (fóssil ou biomassa) e através da utilização de um permutador de calor é produzido vapor de água, sendo este vapor por sua vez utilizado para accionar uma turbomáquina (turbina de vapor) que acoplada a um gerador produz energia eléctrica. Depois de perder parte da sua energia na turbina, o vapor, atravessa um permutador de calor de forma a arrefecer e a retomar o estado líquido, após o que a água é novamente bombeada para o permutador, que a irá transformar em vapor. (Esquema: Diagrama de funcionamento de uma central termoeléctrica)

O bom funcionamento destas centrais, depende em grande medida do arrefecimento do vapor à saída da turbina de vapor. Existem basicamente duas técnicas para garantir a libertação de grandes quantidades de calor. Uma das técnicas passa pela utilização de torres de arrefecimento que transformam o calor libertado no condensador em vapor de água, necessitando, para tal, de um abundante fornecimento de água » (Imagem: Torres de arrefecimento). 

A outra técnica passa por libertar o calor proveniente do condensador numa massa de água suficientemente grande para absorver toda a energia térmica libertada.

Para além de libertarem quantidades significativas de poluentes resultante da queima do combustível, estas centrais necessitam de grandes quantidades de água, podendo inclusive assumir um impacte ambiental apreciável resultante do calor libertado, pelo que estas centrais se localizam sempre nas imediações de cursos de água caudalosos ou na orla costeira.

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Sistemas de conversão de energia - Central nuclear

O esquema de funcionamento de uma central nuclear é em tudo idêntico ao de uma central termoeléctrica, diferindo apenas no combustível utilizado (urânio) e no reactor nuclear que substitui o queimador utilizado na central termoeléctrica.

Basicamente, um reactor nuclear promove a desintegração (cisão) dos núcleos pesados dos átomos de urânio. Este processo é despoletado pelo bombardeamento dos núcleos dos átomos de urânio, por feixes de neutrões, do qual resulta a cisão de alguns núcleos. Por sua vez, desta cisão, resulta a emissão de grandes quantidades de neutrões que vão cindir mais núcleos e assim sucessivamente, originando uma reacção em cadeia.

Quando ocorre a cisão de um núcleo de um átomo de urânio, ocorre uma reconversão da matéria, sendo que a massa da matéria resultante é inferior à massa inicial, ocorrendo a conversão de matéria em energia. Recorrendo à famosa lei de Einstein em que E – energia, M – massa e c – velocidade da luz, é fácil de perceber que uma pequena porção de matéria representa uma grande quantidade de energia, assim esta energia, sob a forma de calor, é aproveitada para transformar água em vapor de água, tal como descrito no circuito das centrais termoeléctricas.

Para além do impacte ambiental resultante da intensiva utilização de água para arrefecimento do circuito de vapor e estabilização do reactor nuclear, estas centrais não emitem fumos poluentes, no entanto, produzem resíduos sólidos radioactivos, como sejam as barras de urânio, depois de utilizadas no reactor nuclear, ou os materiais que de alguma forma são expostos a radiação. 
Uma vez que o processo de reacção nuclear é por natureza instável e altamente expulsivo, o risco de acidente é real e em caso de ocorrência, as consequências são catastróficas, dado o perigo de libertação de quantidades massivas de radiação.

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Sistemas de conversão de energia - Central hidroeléctrica

Basicamente, uma central hidroeléctrica é constituída por:

  • Uma albufeira, localizada no leito de um rio, onde são armazenadas grandes de água;
  • Um tubo adutor, que encaminha a água que se escoa da albufeira directamente para as pás da turbina;
  • Um grupo gerador, constituído por uma turbina acoplada a um gerador eléctrico.

O potencial energético da água é resultado do caudal que atravessa o tubo adutor a multiplicar pela diferença entre o nível de água na albufeira e o nível de água à saída do grupo gerador. Assim, é possível estabelecer aproveitamentos com diferentes configurações, dependendo da geografia do local e da quantidade de água disponível.

» (Figura: Aproveitamento hidroeléctrico – Caudal reduzido x grande altura de água)
» (Figura: Aproveitamento hidroeléctrico – Caudal médio x altura de água média)
» (Figura: Aproveitamento hidroeléctrico – Caudal elevado x altura de água reduzida)

Dependendo da dimensão do aproveitamento, mais concretamente da dimensão da albufeira, este tipo de aproveitamento energético pode acarretar um impacto ambiental significativo, que decorre das vastas áreas alagadas e consequente destruição de ecossistemas. Por outro lado, ao interromper o leito natural do rio, um aproveitamento hidroeléctrico representa uma barreira intransponível para os peixes que o habitam, afectando gravemente o seu habitat natural. Em alguns casos, esta situação pode, no entanto, ser minimizada pela introdução de um dispositivo denominado de escalas de peixe. Este dispositivo, tal como o nome sugere, é constituído por uma escada sobre a qual corre uma cascata de água, que fluí da albufeira para o rio a jusante da barragem, assim, é possível que alguns peixes subam e desçam o rio, minimizando o impacte do aproveitamento hidroeléctrico.

Finalmente, o facto das águas permanecerem longos períodos paradas na albufeira acaba por constituir um foco de poluição, porque as águas paradas perdem oxigénio e por concentrarem parte dos poluentes que eventualmente transportavam, bem como sedimentos que assim ficam retidos.

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Sistemas de conversão de energia - Energia solar

Existem duas formas de aproveitar a energia irradiada pelo Sol:

  • Sistemas solares passivos;
  • Sistemas solares activos. 

A implementação de sistemas solares passivos, passa essencialmente pelo desenho de edifícios (casas, prédio, fábricas, etc) que aproveitem de uma forma eficiente a luz e o calor que o Sol emite, reduzindo ao mínimo os gastos energéticos com a climatização ou iluminação de edifícios. São muitas as técnicas que se podem utilizar, sendo que muitas delas são herança da arquitectura islâmica. 

Estes sistemas não produzem qualquer tipo de poluição, dado que, genericamente, se utilizam os materiais de construção tradicionais. Por outro lado, evita-se a poluição inerente ao consumo de energia necessária à climatização ou iluminação, ou seja, estamos a reduzir a produção de entropia no balanço energético global.

Os sistemas solares activos requerem a introdução de uma pequena quantidade de energia de forma a poder-se aproveitar o Sol enquanto fonte energética.

Existem diferentes tipos de sistemas solares activos mas à partida, é possível estabelecer uma divisão entre sistemas solares térmicos e sistemas solares fotovoltaicos.

Basicamente, os sistemas solares térmicos são constituídos por um permutador de calor que dadas as suas característica absorve o calor da radiação solar e transfere-o para um fluído (água ou óleo) que, posteriormente, será utilizado para aquecimento de águas sanitárias, climatização de espaços, processamento industrial, produção de energia eléctrica, etc. Quanto mais raios solares incidirem neste permutador mais energia será absorvida pelo mesmo, pelo que os sistemas mais eficientes dispõem de espelhos (concentradores solares) que concentram os raios solares recebidos numa determinada área num ponto ou numa linha. 
(Animação: Paineis solares com e sem concentrador)

Estes sistemas têm ainda a vantagem de possibilitar a produção descentralizada de energia, ou seja, a energia é produzida junto do local onde será consumida, evitando assim as inevitáveis perdas associadas ao transporte de energia.

A poluição gerada pela utilização desta fonte energética (solar térmica) depende grandemente da dimensão do sistema implementado, ou seja, para sistemas pequenos (tipicamente os painéis solares que vemos nos telhados das casas) a poluição resume-se à inerente ao próprio processo de fabrico e manutenção do painel. Para grandes sistemas, tipicamente aqueles que se dedicam à produção de energia eléctrica, em que grandes áreas de terreno são ocupadas com concentradores solares, verifica-se um impacte ambiental/paisagístico provocado pela ocupação e sombreamento dos terrenos, ainda assim diminuto face ao impacte provocado pelo aproveitamento de outras fontes energéticas.

Os sistemas fotovoltaicos convertem directamente a luz em energia eléctrica através de um processo electroquímico. Estes sistemas ainda têm uma eficiência reduzida, no entanto, os desenvolvimentos da técnica permitem antever uma rápida evolução destes equipamentos. A simplicidade de instalação e manutenção destes sistemas, faz com que sejam uma solução muito interessante para o fornecimento de energia eléctrica a locais isolados, cujos custos de ligação à rede eléctrica sejam elevados (exemplo: alimentação eléctrica aos postos de telefone SOS colocados ao longo das auto-estradas).

O impacte ambiental destes sistemas é o decorrente do seu processo de construção, acabando por ter um peso relativamente significativo, visto ser necessário introduzir muita energia no processo produtivo para obter um equipamento com uma eficiência energética reduzida, sendo que se justifica a sua utilização pela capacidade de produção de energia eléctrica de uma forma completamente descentralizada. 

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Sistemas de conversão de energia - Aerogerador

Os aerogeradores são turbomáquinas cujas pás foram especialmente desenhadas de forma a aproveitar ao máximo a energia dos ventos. A produção de energia eléctrica é realizada acoplando um gerador ao eixo da turbomáquina.

O desenvolvimento da técnica, bem como a percepção do potencial energético que o vento encerra, impulsionaram o forte desenvolvimento dos actuais aerogeradores, sendo cada vez maiores, mais potentes e localizados tanto em terra como no mar.

O impacte ambiental decorrente da utilização do vento enquanto fonte energética, passa em muito pela alteração da paisagem onde são colocados os aerogeradores, bem como de algum ruído provocado pelas pás em movimento. (Animação: Esquema simplificado de um aerogerador)

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Sistemas de conversão de energia - Fusão nuclear

A energia nuclear reveste-se de grande interesse dada a quantidade de energia produzida sem emissão de gases poluentes, tendo contudo a grande desvantagem de utilizar substância radioactivas como matéria-prima. 

Actualmente, encontram-se em estudo reactores nucleares que em vez promoverem a desintegração de núcleos pesados promovem a fusão dos núcleos de dois átomos leves para formarem um elemento mais pesado, mas com redução de massa dos reagentes, à semelhança das reacções que ocorrem no interior do Sol. Nesta reacção, ocorre uma conversão de massa em energia que acaba por ser libertada sob a forma de grandes quantidades de calor. A esta reacção dá-se o nome de fusão nuclear.

A fusão nuclear pode representar o futuro das grandes centrais de produção de energia eléctrica porque:

  • Utiliza como combustíveis Deutério e Trítio que são abundantes no planeta Terra;
  • O Deutério entra no reactor à medida que é utilizado, o que permite uma paragem quase imediata do reactor em caso de anomalia, reduzindo o risco de acidentes graves;
  • O lixo radioactivo resultante do processo de fusão nuclear perde as suas características radioactivas passado 100 anos;
  • A libertação de radiação de um reactor de fusão em resultado de um acidente, nunca perturbaria o meio ambiente num raio superior a 50 km em torno da central.

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Sistemas de conversão de energia - Combustão limpa

Embora tenham os dias contados, os combustíveis fósseis continuam a representar a principal fonte energética da actual sociedade. Como a combustão directa destes combustíveis provoca a emissão de grandes quantidades de poluentes, são motivo de investigação, o desenvolvimento de técnicas que reduzam o impacte ambiental resultante da utilização destes combustíveis. A título de exemplo, foi lançado nos Estados Unidos um programa que dá pelo nome de “Vision 21”, que visa dotar as centrais de produção de energia eléctrica a carvão de uma tecnologia tal que tenha emissão zero de poluentes.

Este tipo de programas apoia o desenvolvimento sob diferentes vectores:

  • Combustível – são utilizadas técnicas para retirar ao combustível parte da carga poluente, como por exemplo a gasificação do carvão (processo que converte o carvão num gás menos poluente) ou a utilização de bactérias que alteram as propriedades químicas do petróleo;
  • Alteração do método de combustão – novos métodos de queima estão em desenvolvimento, tais como, a combustão em leito fluidizado, que para além de promover a combustão completa do combustível, permite a introdução de aditivos, com o objectivo de reduzir a emissão de poluentes;
  • Sistemas de filtragem – o desenvolvimento de novos materiais permite criar membranas que filtram os poluentes de uma forma muito eficiente.

A combinação destas tecnologias, permite pensar em centrais de produção de energia eléctrica à base de combustíveis fósseis ou biomassa amigas do ambiente, ou seja, com quantidades de poluentes emitidas muito reduzidas.

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Sistemas de conversão de energia - Células de combustível

O princípio de funcionamento de uma célula de combustível é muito semelhante ao de uma bateria convencional, com a diferença de que a célula de combustível produzirá energia eléctrica, água e calor de um modo continuo desde que constantemente alimentada de hidrogénio e oxigénio.

Uma célula de combustível é constituída por dois eléctrodos electricamente interligados, mas separados por uma membrana permeável aos protões de hidrogénio. Um dos eléctrodos está em contacto com o hidrogénio enquanto que o outro está em contacto com o oxigénio. Estimulado pelo catalizador, neste caso o próprio eléctrodo, os átomos de hidrogénio (muito instáveis) separam-se em portões e electrões que tomam diferentes caminhos até ao cátodo. Os protões atravessam a membrana enquanto que os electrões seguem pela interligação eléctrica, sendo que esta corrente de electrões poderá ser utilizada para accionar um motor, acender uma lâmpada, etc. Uma vez no cátodo, os electrões em conjunto com os protões do hidrogénio ligam-se ao oxigénio contido no ar, originando água. (Figura: Esquema de funcionamento de uma célula de combustível)

Esta tecnologia apresenta características que a tornam muito atraente, como sejam a não emissão de poluentes, a produção de energia de uma forma silenciosa, autónoma e utilizando um combustível barato, de tal forma que embora ainda em fase de estudo, inúmeras áreas dos mais diversos sectores de actividade reclamam a sua aplicação.

Edifícios – as células de combustível poderão vir a ser utilizadas em todos os edifícios mas especialmente naqueles que, dadas as suas características, necessitam de sistemas de backup para produção de energia, em que as células de combustível forneceriam a energia eléctrica necessária em caso de falha da rede normal de distribuição de energia eléctrica. As células de combustível serão ainda utilizadas em edifícios cuja localização dificulte a sua ligação à rede eléctrica.

Transporte – já com alguns protótipos em funcionamento, esta é uma das áreas de principal aplicação desta tecnologia porque prevê-se, num futuro próximo, que substitua os motores de combustão interna responsáveis por uma parte significativa de toda a poluição produzida. Um carro equipado com uma célula de combustível e accionado por um motor eléctrico, para além de ser silencioso vai libertar simplesmente água. O Departamento de Energia dos Estados Unidos estima que se apenas 10% dos automóveis americanos fossem energizados com pilhas de combustível seria evitada a emissão de 60 milhões de toneladas de dióxido de carbono.

Equipamentos portáteis – esta tecnologia é especialmente indicada para equipamentos eléctricos e electrónicos cujo funcionamento depende de uma fonte de energia portátil. Estas pilhas de combustível poderão substituir as actuais baterias, com a vantagem de oferecer uma longevidade muito acrescida.

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Sistemas de conversão de energia - As energias do mar

A procura de novas fontes energéticas, em especial de fontes de energia renováveis, tem levado muitos investigadores a tentar aproveitar o grande potencial energético do mar. O “atraso” verificado no desenvolvimento destas tecnologias prende-se grandemente com a agressividade que o próprio mar impõe a estas instalações.

A energia das ondas – vários protótipos e instalações piloto tentam aproveitar a energia contida nas ondas. Destes, duas técnicas ganham realce, os corpos oscilantes, em que a energia das ondas é aproveitada convertendo o movimento relativo de um corpo face a outro em energia eléctrica e a coluna de ar oscilante, em que uma construção, na orla marítima, força o fluxo de água produzido por uma onda a entrar numa câmara cuja coluna de ar atravessa uma turbina que ao girar acciona um gerador eléctrico. 

» (Figura: Aproveitamento da energia das ondas através da utilização de corpos oscilantes)
» (Figura: Aproveitamento da energia das ondas através da utilização de coluna de ar oscilante)

Portugal, pela extensão e geografia da sua costa, tem condições particularmente favoráveis para o aproveitamento da energia das ondas, de tal forma que tem instalada na ilha do Pico uma das duas centrais de coluna de ar oscilante até hoje construídas no mundo. De igual modo, ao largo da Póvoa de Varzim será instalada a primeira central de produção de energia eléctrica para fins comerciais assente na tecnologia dos corpos oscilantes. 

A energia das marés – há muitos séculos que a energia das marés é utilizada pelos moinhos de maré para moer farinha. Este conhecimento está a ser recuperado agora, com o objectivo de produzir energia eléctrica. Estas instalações são em tudo idênticas aos aproveitamentos hidroeléctricos com pouca altura de queda de água e muito caudal. (Figura: Aproveitamento da energia das marés)

A necessidade de amplitudes de marés superiores a 5 m torna esta tecnologia desinteressante para Portugal.
Correntes marítimas – as correntes marítimas representam um potencial de produção de energia. No entanto, são grandes as dificuldades técnicas a superar. Esta tecnologia é muito semelhante à eólica com a diferença de o meio em que opera ser a água e não o ar. (Figura: Aproveitamento da energia das correntes marítimas)

Do ponto de vista da produção de energia têm interesse as correntes que devido à acção das marés atinjam velocidades relativamente elevadas (cerca de 2 m/s), sendo que ocorrem geralmente em estreitos.
Diferencial térmico – tecnologia que pretende aproveitar o diferencial térmico existente entre a superfície e as águas profundas. Para que esta tecnologia seja viável, as águas à superfície terão de ser relativamente quentes (superiores a 25º - 28º C), pelo que não tem interesse para Portugal.

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