07/05/2018 Investimentos 0 comentários

Energia Elétrica: O que é e como chega em nossos imóveis




Opa, mas esse não é um blog de Real Estate e Investimentos? Por que estou lendo um artigo sobre energia elétrica aqui no RExperts? Bom, como vamos explicar nesse artigo, o setor energético e o mercado imobiliário muitas vezes se entrelaçam.

Toda vez que você acende a luz da sua casa, liga o ar condicionado no trabalho ou carrega seu celular você está utilizando energia elétrica. Isso você já sabia! Mas o que exatamente é a energia elétrica e de onde ela vem muitas vezes é um mistério para as pessoas.

Utilizamos energia elétrica todos os dias e mesmo assim muitas pessoas simplesmente não sabem como a lâmpada da sua casa acende convenientemente sempre que você desejar. Os investimentos no setor energético geralmente são multimilionários ou bilionários, mas isso não necessariamente significa que você precisa ser um Bill Gates para aplicar seu dinheiro no setor de energia. Neste artigo faremos uma introdução ao tema energia elétrica e você compreenderá:

  • O que é energia elétrica, corrente, potência e tensão;
  • Fórmula da Potência – A fórmula mais básica da elétrica;
  • Materiais para Condução de Energia;
  • O Sistema Interligado Nacional;
  • Geração: quais são as formas de gerar energia elétrica e como funcionam;
  • Participação das Fontes Geradoras de Energia no Brasil.

O que é energia elétrica

Na Física, a energia elétrica é a forma de realizar trabalho através de cargas elétricas. Cargas elétricas passam em um fio condutor e transferem a energia para que equipamentos “movidos à eletricidade” funcionem. Mas como tudo isso funciona?

Tensão, Corrente e Potência

Imagine o funcionamento de uma roda d´água alimentada por um tubo. O que faz a roda girar? É a força (peso) da água que impulsiona a pá da engenhoca. Mas o que faz a água sair do tubo? É a pressão que empurra a água para fora do tubo. Esta pode ser a pressão atmosférica por exemplo.

Em eletricidade, podemos fazer a analogia de que a tensão elétrica é equivalente a pressão da água e a corrente elétrica é o fluxo de água que faz a roda girar.

A tensão elétrica (U), conhecida também como diferença de potencial ou mais popularmente como voltagem, é aquilo que “empurra” os elétrons nos fios e é medida na unidade Volts (V). Naturalmente nos metais, os elétrons se movimentam de maneira totalmente aleatória quando não há uma tensão. Porém, após aquele “empurrãozinho” da tensão, os elétrons passam a se movimentar de maneira ordenada, gerando um fluxo de elétrons no fio, que é a corrente elétrica (I), medida em àmperes (A).

A potência elétrica (P) é a medida de variação de trabalho no tempo, ou seja, é a quantidade de energia que um equipamento produz ou consome em um intervalo de tempo. Sua medida é em Watts (W). Por exemplo, uma lâmpada incandescente de 100W produz menos luz e calor do que um chuveiro elétrico de 5.000W, pois em um mesmo intervalo de tempo a resistência do chuveiro consegue transformar mais energia elétrica em luz e calor do que a da lâmpada.

Os elétrons são partículas muito pequenas que compõe os átomos de qualquer elemento químico. A combinação do movimento de bilhões de elétrons forma o que conhecemos como corrente elétrica.

Fórmula da Potência – A fórmula mais básica da elétrica

A relação entre potência (P), corrente (I) e tensão (U) é dada pela fórmula descrita abaixo (para corrente contínua):

De forma simplificada, a potência (em Watts) é a multiplicação entre a corrente (em Ampères) e a tensão (em Volts). Ou seja, para uma mesma potência, existem várias combinações de corrente e tensão.

Materiais para Condução de Energia

Metais costumam ser bons condutores de eletricidade. O ouro, por exemplo, é um ótimo condutor de eletricidade e é utilizado em alguns circuitos sofisticados como supercomputadores e painéis de aeronaves, mas sua utilização é inviável economicamente em sistemas elétricos menos nobres ou muito grandes como cabos elétricos de equipamentos e de transmissão. O ferro é extremamente mais barato que o ouro, mas as perdas de energia em forma de calor são expressivas. Dessa forma, o metal mais adequado para os usos comuns de condução é o cobre, que apesar de possuir perdas maiores do que o ouro, é viável economicamente.

O exemplo de um Chuveiro Elétrico

Imagine um chuveiro elétrico em sua casa com 5.000W de potência. Conforme pode-se ler na embalagem, ele deve ser ligado na tensão 220V. De acordo com a fórmula acima pode-se calcular que a corrente que percorrerá os fios será de 22,7A.

Sabendo-se disto, é possível escolher a bitola do fio mais adequada do ponto de vista econômico na loja de materiais de construção, mas levando em conta a segurança do sistema fio-equipamento.

Veja alguns diâmetros de fios e a corrente suportada segundo a NBR 5410 da ABNT.

*Valores de área do condutor e capacidade de condução retirados da NBR 5410 da ABNT, para fios de cobre, método de referência B1, 2 condutores. Custo retirado da Leroy Merlin (acesso 25/04/2018).

O que acontece se o fio conduzir uma corrente maior do que ele suporta? O fio condutor derrete, gerando riscos graves para sua edificação como incêndios gerados por curtos circuitos e danos à equipamentos.

Mas por que não utilizar uma bitola de 10 mm2 em todos os circuitos da casa e garantir que não haverá esses riscos? É bem lógico pensar que um fio de área maior será mais caro do que um mais fino, por isso, é fundamental que um engenheiro dimensione corretamente os circuitos da sua casa.

O Sistema Interligado Nacional

O Sistema Interligado Nacional (SIN) é o sistema brasileiro de geração e transmissão de energia elétrica que interliga as cinco regiões do Brasil e é majoritariamente composto por usinas hidrelétricas, que geram eletricidade através da água (mais explicações a seguir). A vantagem de interligar as cinco regiões do país é a possibilidade de  transferência de energia elétrica de regiões com maior potencial hidráulico para regiões de maior demanda por energia. Isto se deve ao fato de que a maioria das cidades não se desenvolveu próximo a grandes quedas de água, onde devem ser instaladas as usinas hidrelétricas. Outra vantagem da interligação total do sistema é prevenir “apagões” devido a falhas em pontos específicos da rede.

Mapa do Sistema Integrado Nacional (Fonte: ONS)

Geração de Energia Elétrica

A energia elétrica pode ser gerada através de diversos métodos e tecnologias, algumas das mais comuns que podemos citar são através:

  • da rotação de turbinas como na geração hidrelétrica, térmica, nuclear e eólica;
  • ou com utilização de materiais semicondutores especiais como na energia solar.

Geração de Energia através da Rotação de Turbinas

A geração de energia através da rotação de turbinas é a mais comumente utilizada e funciona da seguinte maneira:

A turbina pode ser movimentada pela força da água, vento ou vapor de água, dependendo do tipo de geração. A rotação da turbina movimenta, através de um eixo, o gerador elétrico que é o equipamento responsável em transformar a energia cinética da rotação em energia elétrica.

Fonte: The eletrical Portal

A rotação permite que o campo magnético gerado por um imã ou eletroimã presente dentro do gerador crie a variação desse campo magnético. As bobinas quando próximas a essa alteração campo, são capazes de movimentar os seus elétrons de forma alternada, ou seja, em um momento a corrente segue um sentido no fio e em seguida está no outro sentido. Isso se chama Corrente Alternada (CA) justamente por tratar-se de uma alternação do sentido da corrente.

Hidrelétricas

A geração através de hidrelétricas funciona com o giro de turbinas hidráulicas impulsionadas pela “queda” de água resultante do desnível entre o reservatório e a jusante. Esta geração é predominante no Brasil devido à sua grande disponibilidade hídrica e também pela competividade do investimento.

A vantagem deste tipo de geração é a possibilidade de controlar a tensão e frequência. Os reservatórios das hidrelétricas também podem ser utilizados para abastecimento humano, irrigação de culturas, recreação e navegação. Em contrapartida, alaga-se grandes áreas, devastando a fauna e flora e desapropriando habitantes da região, o que sem dúvida pode causar enormes impactos ambientais e sociais.

Foto: Usina Hidrelétrica de Itaipu, localizada no Paraná com capacidade instalada de 14.000 MW, a segunda maior potência instalada do mundo, perdendo apenas para a de Três Gargantas, na China, com potência instalada de 18.200 MW.

Termelétricas e Nucleares

O princípio de geração termoelétrica é o mesmo da hidrelétricas, mas o giro da turbina é promovido pelo vapor de água originado em caldeiras aquecidas pela queima de combustíveis como gás natural, biomassa, carvão, óleo, entre outros. Agora você deve estar se perguntando por que necessitamos de termoelétricas que poluem a atmosfera e produzem energia mais cara se o Brasil tem tanto potencial para geração hidrelétrica. A resposta é a segurança de abastecimento energético em momentos de seca ou de pouca chuva, como no inverno.

Usinas nucleares também fazem parte do segmento de geração térmica. A grande diferença entre uma usina nuclear e uma termoelétrica é o combustível utilizado para gerar o vapor que movimenta as turbinas. Enquanto as térmicas convencionais utilizam carvão mineral, gás natural, óleo, bagaço de plantas e até mesmo o metano produzido em aterros sanitários, as usinas nucleares utilizam plutônio ou urânio, que são materiais radioativos.

Usina Nuclear Angra I, no estado do Rio de Janeiro com capacidade instalada de 657MW.

Eólica

O princípio de geração da energia eólica é idêntico aos anteriores, a partir da geração de energia com a movimentação de turbinas. Neste caso porém o “combustível” é o vento, que possui grande vantagem social e ambiental por não emitir gases poluidores como as termoelétricas e nem inundar enormes áreas como as hidrelétricas.

Fotos: Divulgação / Vanderlei Tacchio / Eletrosul

Parque eólico de Geribatu, localizado em Santa Vitória do Palmar (RS) faz parte de um complexo cuja capacidade instalada é de 258 MW.

Geração Solar ou Fotovoltaica

Diferentemente das formas de geração de energia através de turbinas, os painéis solares são capazes de converter a energia da luz do sol em energia elétrica através de um “sanduíche” de cristal de um elemento chamado silício. O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre e é um material semicondutor de eletricidade.

Esta tecnologia foi uma ótima invenção para o mercado de geração de energia elétrica, pois proporciona energia limpa, com fonte renovável (luz do sol) e com impactos ambientais e sociais reduzidos em suas instalações.

Nos últimos anos essa forma de gerar eletricidade tem ganhado mais e mais relevância ao redor do mundo já sendo possível que qualquer pessoa ou empresa instale esse tipo de fonte de energia em sua propriedade. Em alguns casos este pode ser um ótimo investimento. Em nosso artigo sobre Geração Solar Distribuída falamos desse assunto.

Participação das Fontes Geradoras de Energia no Brasil

Fonte: Balanço Energético Nacional (BEN).

Percebe-se que majoritariamente o Brasil depende da geração hidrelétrica com mais da metade da sua capacidade instalada provieniente dessa fonte. A participação da geração solar no Brasil ainda é incipiente, porém muito promissora e já é alvo de investidores.

Esperamos que este artigo tenha te ajudado. Se gostou ou tem dúvidas comente aqui em baixo e compartilhe este artigo através das redes sociais. Para continuar aprendendo com os artigos dos RExperts clique aqui.