Células combustíveis, células fotovoltaicas e aerogeradores.
Células combustíveis:
A célula de combustível é uma célula eletroquímica que converte a energia química em energia elétrica combinando um átomo de oxigénio com dois de hidrogénio tendo esta combinação como produtos finais H2O, energia térmica e energia elétrica.
São extremamente eficazes pois convertem a energia química em elétrica diretamente sem perderem energia convertendo a energia química em térmica para só posteriormente a converter em energia elétrica como acontece com os combustíveis fósseis.
Como funciona:
O hidrogénio entra na célula por um lado o oxigénio pelo outro. O hidrogénio ao passar pelo ânodo perde o seu eletrão que vai fazer parte de um fluxo de eletrões (como nas pilhas estudadas na primeira unidade do 12º ano) produzindo uma corrente elétrica.
Os protões deixam o ânodo e passam para o eletrólito e vão ter com o cátodo onde se encontram com o oxigénio formando uma molécula de H2O.O hidrogênio puro é o combustível ideal para alimentar as células de combustível, mas o seu uso ainda não é favorável devido ao custo da sua obtenção e, principalmente, por causa das dificuldades em armazena-lo, transportá-lo e manuseá-lo. Mesmo na sua forma líquida ou com um metal há uma justificável preocupação que impõe severas exigências de segurança. Como alternativa estuda-se, por exemplo, a utilização de metanol ou etanol. Nesta tecnologia, o hidrogênio é separado da molécula do álcool no momento que será utilizado na célula. Este processo possui algumas vantagens quando comparado à utilização do hidrogénio puro pois tem um custo mais baixo.
As células fotovoltaicas:
Uma associação de células fotovoltaicas forma um painel fotovoltaico.
Os painéis solares são utilizados para produzir energia elétrica, no entanto a produção de energia por via fotovoltaica é in significante quando comparada à energia produzida no resto do mundo por diferentes combustíveis. Foi no âmbito dos programas espaciais que os desenvolvimentos destes dispositivos foram mais desenvolvidos dado que os satélites espaciais utilizam como geradores de energia exclusivamente os painéis fotovoltaicos.
Como funcionam:
As células fotovoltaicas são constituídas por materiais semicondutores como o silício, e o silício é tratado de maneira a que de um lado se origine um campo elétrico positivo e do outro um negativo. Quando a radiação solar incide no painel, os eletrões “saltam” das ligações covalentes de que fazem parte no material semicondutor. Havendo um condutor elétrico ligado aos lados positivo e negativo, forma-se uma corrente elétrica que depois será usada para diferentes.
As vantagens dos painéis fotovoltaicos são:
Não disporem de partes móveis
Não afetarem o ambiente
Exigirem pouca manutenção
E terem um tempo de vida elevado
As desvantagens dos painéis são:
O baixo rendimento no processo de conversão
O elevado investimento necessário de capital
E o elevado custo das tecnologias aplicadas.
Aerogeradores:
Os aerogeradores têm uma tecnologia relativamente simples e utilizam a energia eólica uma energia alternativa considerada viável em Portugal vendo que o país possui condições naturais excelentes para a exploração desta energia.
Como funciona:
A energia cinética do vento transforma-se em energia elétrica através dos aerogeradores. Estes são formados por uma torre e uma gôndola composta por um “rotor” e aparelhos de medição (um anemómetro para medir a velocidade do vento e uma veleta ou “cata-vento” para conhecer a sua direção). O “rotor” é constituído pelas pás e por um eixo, unidos através de um rolamento. São as pás que captam o vento e transmitem a sua potência ao rolamento, ligado a um multiplicador que aumenta a velocidade do eixo.
Do multiplicador a energia cinética é transmitida a um gerador elétrico que a transforma em energia elétrica para posterior injeção na rede elétrica.
