energia a hidrogenio

O hidrogênio como fonte de energia

   O hidrogênio é o elemento de menor densidade porque seu átomo tem a estrutura mais simples. O núcleo do átomo de hidrogênio é constituído por apenas um próton, partícula de carga elétrica positiva. Em torno do núcleo orbita um único elétron com uma carga negativa. Tem a propriedade de bom condutor de calor e eletricidade. Seu peso atômico é 1,0008 e seu símbolo é H. Seu ponto de fusão é 260ºC e seu ponto de ebulição é 252ºC. Quando esse elétron é removido, obtém-se o íon hidrogênio (H?).

    O hidrogênio é extremamente inflamável. Quando misturado com oxigênio, forma uma mistura explosiva que se inflama com muita facilidade, desprendendo grande quantidade de calor.

    Muitas estrelas, cometas e planetas são feitos de hidrogênio ou contêm grandes porcentagens desse elemento. Acredita-se que o hidrogênio tenha sido o primeiro elemento na formação do Universo.

    O hidrogênio pode ser empregado como combustível, com vantagem de não causar poluição, porque quando é queimado no ar produz somente água. Seria a melhor fonte energética do mundo, se não fossem dois problemas ligados as suas técnicas de produção e fabricação.

1º método: eletrólise da água. Água, sob a ação de corrente continua (eletricidade) se quebra, formando hidrogênio e oxigênio. O método gasta muita eletricidade e é caro, e além disso, é difícil guardar o gás hidrogênio para usá-lo, pois ele é gasoso e esta a pressão ambiente. É necessário comprimi-lo muito para colocá-lo em cilindros, para armazená-lo.

2º método: decomposição da água, em presença de ácido clorídrico ou de água na forma de vapor super aquecido, (não precisa do ácido) por ferro metálico (ferro mesmo, ferro velho). Aí o gás é recolhido e facilmente comprido e colocado em cilindros (é tipo um botijão de gás, só que industrial). O método e econômico, barato, mas os resíduos contendo ferro ou ácido clorídrico são poluentes, portanto, a grande vantagem do hidrogênio não ser poluente é diminuída.

    O hidrogênio e o oxigênio são usados nos motores de propulsão das espaçonaves e também no seu interior, para produzir eletricidade e água potável.

    As duas fusões que até agora são as mais desenvolvidas são os isótopos de hidrogênio contendo materiais como a água em quantidade suficiente para produzir toda a energia que a sociedade necessita por bilhões de anos.

    O trítio apresenta três partículas em seu núcleo atômico: um próton e dois nêutrons. É um isótopo radiativo obtido artificialmente, embora também ocorra na natureza, porém em quantidades muito pequenas. A reação que ocorre com probabilidade e à menor temperatura envolve a fusão de um deutério com um trítio para formar um Hélio (He4) e um nêutron.

    A segunda reação que promete, envolve a fusão de dois deutérios. Essa tem duas opções com probabilidades iguais. Enquanto a reação do deutério – deutério é a única que poderia durar além da vida esperada para o Sol, é de alguma forma mais fácil produzir a reação deutério – trítio, que sozinha seria o suficiente por milhares de anos, e que forneceria a maior parte de energia da próxima geração de aparelhos de pesquisa.

    Uma grande parcela de hidrogênio é também consumida na produção de metanol. Diferentes tipos de combustíveis podem ser produzidos tratando-se o carvão, os óleos pesados, o alcatrão e o piche com hidrogênio. Este processo chama-se hidrogenação.

    Se você tem um material radioativo (exemplo urânio, polônio, radio, plutônio) ele se decompõe emitido núcleos de hélio (particulares alfa), partículas beta, nêutrons ou radiação eletromagnética de altíssima freqüência (radiação gama). A partícula emitida depende do material. Este processo se chama fissão nuclear. Quando a partícula emitida bate em outro núcleo de átomo de outro material, por exemplo, a partícula alfa do urânio bate nos átomos de plutônio, eles, urânio e plutônio reagem entre si, produzindo novos elementos químicos e mais partículas de todos os tipos e muita energia. É o que se chama recado em cadeia, pois partículas produzem mais e mais partículas, e a velocidade da reação aumenta. Se o hidrogênio for usado com alvo para essas partículas, esse hidrogênio é consumido e transformado em energia. E o que ocorre em um tipo de bomba de hidrogênio, aquela que os americanos jogaram sobre o Japão na Segunda Guerra Mundial.

    Vamos supor que você queria aproveitar a energia. É necessário moderar a reação em cadeia, diminuindo sua velocidade. O que se usa? Barras de grafite (o tipo de cavalo usado nas lapiseiras), barras de cádmio (um metal do grupo do cálcio), água pesada ( água deuterrada) ou simplesmente, água comum, em grande volume. Como a reação em cadeia ficou lenta, o conjunto não explode, mas produz calor que gera vapor, que pode ser transformado em energia.

    Na fusão nuclear dois átomos de hidrogênio, proveniente, por exemplo do gás hidrogênio, h2, ao serem submetidos a altíssima temperatura (na ausência de elementos que reajam com ele, como oxigênio se fundem formando um núcleo de gás hélio. é o que se chama fusão nuclear, que vai atuar sobre mais hidrogênio, portanto é também uma reação em cadeia. Ocorre por exemplo, no sol, e essa reação é responsável, pelo calor e luz do sol. Portanto o hidrogênio pode ser aproveitado para gerar energia química e também energia nuclear.

    Em quase todos os tipos de fusão entre núcleos de luz, uma porção de sua massa é transformada em energia cinética da reação dos produtos, ou em partículas gamma. As partículas gamma e a energia cinética liberada no processo atingem o interior stellar, o mantendo a altas temperaturas (maior que 10 milhões K) necessários para continuar a fusão. Tais condições, onde a energia térmica é suficiente para uni-los apesar de sua repulsão eletrostática, são chamadas termonuclear.

    Esse processo, que tem tornado as estrelas mais energéticas por bilhões de anos, tem claro potencial como fonte poderosa na Terra, e cientistas têm trabalhado décadas com o objetivo de usar a fusão termonuclear para produzir força útil.

    Para um quase inesgotável suprimento de combustível, a fusão tem outros atrativos: é ambientalmente benigna, a cinza resultante é inofensiva hélio e hidrogênio. Por não ser uma reação em cadeia, a fusão não pode sair do controle e qualquer problema faria com que o plasma se extinguisse.

usinas-plataforma

As usinas-plataforma são um novo conceito de construção e operação de hidrelétricas adotado pela Eletrobras para tornar esses empreendimentos ainda mais sustentáveis. Inspiradas no modelo de exploração de petróleo em alto-mar, as usinas-plataforma causarão impacto mínimo no meio ambiente.

A ideia é que essas usinas sejam cercadas de floresta por todos os lados. Durante a construção, as equipes de funcionários se revezarão em turnos, como acontece nas plataformas de petróleo, e não haverá grandes canteiros de obras associados a vilas de trabalhadores. Quando as obras chegarem ao fim, o canteiro será totalmente desmontado e será promovido um reflorestamento radical do local.
 Durante a fase de funcionamento da hidrelétrica, o trabalho por turnos continuará, com os trabalhadores sendo transportados para o local por helicóptero ou por terra. Boa parte da operação será automatizada e a estrada de acesso à usina será controlada para evitar o surgimento de vilas e cidades no seu entorno.

As cinco hidrelétricas que formam o Complexo Tapajós - São Luiz do Tapajós, Jatobá, Cachoeira dos Patos, Cachoeira do Caí e Jamanxim - serão construídas usando o conceito de usinas-plataforma, nos rios Tapajós e Jamanxim, no Pará

Energia das Marés

A energia das marés aproveita o potencial energético do desnível das marés, que deve ser no mínimo de 7 metros. Essa é uma fonte de energia limpa e renovável.

Estação de energia das marés

A energia das marés, também conhecida como energia maremotriz, é obtida por meio do aproveitamento da energia proveniente do desnível das marés. Para que essa energia seja revertida em eletricidade é necessária a construção de barragens, eclusas (permitindo a entrada e saída de água) e unidades geradoras de energia.

O sistema utilizado é semelhante ao de uma usina hidrelétrica. As barragens são construídas próximas ao mar, e os diques são responsáveis pela captação de água durante a alta da maré. A água é armazenada e, em seguida, é liberada durante a baixa da maré, passando por uma turbina que gera energia elétrica.

A força das marés tem sido aproveitada desde o século XI, quando franceses e ingleses utilizavam esse artifício para a movimentação de pequenos moinhos. Porém, o primeiro grande projeto para a geração de eletricidade através das marés foi realizado em 1967. Nesse ano, franceses construíram uma barragem de 710 metros no Rio Rance, aproveitando o potencial energético das marés.

Essa é uma boa alternativa para a produção de eletricidade, visto que a energia das marés é uma fonte limpa e renovável. No entanto, é importante destacar que poucas localidades apresentam características propícias para a obtenção desse tipo de energia, visto que o desnível das marés deve ser superior a 7 metros. Outros fatores agravantes são os altos investimentos e o baixo aproveitamento energético.

Entre os locais com potencial para a produção de energia das marés estão a baía de Fundy (Canadá) e a baía Mont-Saint-Michel (França), ambas com mais de 15 metros de desnível. No Brasil, podemos destacar o estuário do Rio Bacanga, em São Luís (MA), com marés de até 7 metros, e, principalmente, a ilha de Macapá (AP), com marés que atingem até 11 metros.

para saber mais a respeito dessa energia visite o link abaixo

https://www.youtube.com/watch?v=vwMtVVaniOY&noredirect=1

 

Funcionamento da energia hidrica e Barragens Hidroelectricas

A energia hídrica é uma fonte de energia renovável muito usada em todo o mundo. Através deste tipo de energia evita-se o uso de combustíveis fósseis e, além disso, as barragens permitem um armazenamento de grandes massas de água doce.

energia hídrica é uma fonte de energia renovável muito usada em todo o mundo.

Através deste tipo de energia evita-se o uso de combustíveis fósseis e, além disso, as barragens permitem um armazenamento de grandes massas de água doce.

Esta energia obtém-se através do aproveitamento do movimento das águas que movimentam mecanismos no interior da barragem e ligados a geradores que convertem a energia do movimento em energia eléctrica.

Este processo recorre a um sistema de turbinas que é atravessado por grandes massas de água, que as fazem mover, gerando um corrente electromotriz induzida devido à presença de dois conjuntos de ímanes que produzem dois campos magnéticos que ao girarem se tornam campos magnéticos variáveis, produzindo corrente que depois atravessa transformadores para poder ser transportada até as nossas casas.

Figura 1 – Barragem Hidroeléctrica de Castelo de Bode

O facto de ser necessário inundar grandes porções de terreno faz com que em termos de  manutenção de ecossistemas este processo de produção de energia não seja eficaz.

Figura 2 – Exemplos de algumas Barragens Hidroeléctricas

A barreira que as barragens constituem para peixes e outros seres aquáticos migratórios faz com que este processo leve à morte de muitas comunidades de seres aquáticos ou que dependem directa ou indirecta deles.

Esta forma de obtenção de energia tem vantagens grandes, mas também grandes desvantagens.

Figura 3 – Esquema transversal de uma barragem

A água contida na albufeira é conduzida por um circuito hidráulico para uma central onde a água em movimento é aproveitada para fazer girar as pás das turbinas hidráulicas, que por sua vez faz funcionar o alternador, permitindo obter corrente eléctrica elevada de média tensão.

Esta tensão é posteriormente elevada através de transformadores e transportada até aos consumidores. O conjunto constituído pelo circuito hidráulico, turbina, alternador e transformador designa-se por grupo gerador hidroeléctrico.

Figura 4 – Esquema de uma Barragem Hidroeléctrica

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LEGENDA:

1. Reservatório;
2. Paredão da Barragem;
3. Grelhas de Filtração;
4. Canalização forçada;
5. Turbina e Alternador;
6. Turbina hidráulica;
7. Eixo;
8. Gerador Eléctrico;
9. Transformadores;
10. Linhas de transporte de energia eléctrica.

Figura 5 – Diagrama de Blocos

Figura 6 – Esquema de um Gerador / Turbina de uma Barragem Hidroeléctrica

Figura 7 – Vários tipos de barragem

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LEGENDA:

1. Barragem de Peso;
2. Barragem de abóbada;
3. Barragem de tectos e sopé;
4. Barragem de terra;
5. Barragem móvel.

ENERGIA GEOTÉRMICA

 

"Geotérmico" vem das palavras gregas geo (terra) e therme (calor). Deste modo, geotérmico significa calor terrestre.

O interior da nossa terra - como o sol - fornece a energia de calor da natureza. Este calor - a energia geotérmica - produz o calor e a energia que podemos usar sem poluir o ambiente.

O calor geotérmico forma-se da consolidação ígnea da Terra de pó e gás há mais de 4 mil milhões de anos. No núcleo de terra - 4,000 milhas de profundidade - as temperaturas podem ultrapassar os 9,000 graus F.

O calor do núcleo da terra flui continuamente para o exterior. Transfere (conduz) o manto à camada circundante de rocha. Quando as temperaturas e as pressões ficam suficientemente altas, parte da rocha do manto funde-se, tornando-se magma. Então, por ser mais leve (menos densa) do que a rocha circundante, o magma sobe, movendo-se lentamente para cima, em direção à crosta da terra, transportando o calor do interior.

Às vezes a magma quente chega à superfície, onde é conhecida como lava. Mas muitas vezes a magma permanece abaixo da crosta da terra, aquecendo as rochas próximas e água (água de chuva que penetrou profundamente na terra) - às vezes tão quente como 700 graus F. Um pouco desta água geotérmica quente viaja de volta à superfície por faltas e fendas e chega à superfície da terra como termas ou gêiseres, mas a maior parte fica no subsolo profundo, presa em fendas e rocha porosa. Esta colecção natural de água quente é chamada de reservatório geotérmico.

USO DE ENERGIA GEOTÉRMICA

Desde os tempos primordiais que usamos a água geotérmica que fluiu livremente da superfície da terra como termas. O uso mais antigo e mais comum era, naturalmente, somente relaxar nas consoladoras águas quentes. Mas, eventualmente, esta 'água mágica' foi usada (e ainda é) de outros modos criativos. Os Romanos, por exemplo, usaram a água geotérmica para tratar doença dos olhos e pele e, em Pompeia, aquecer edifícios. Há 10 mil anos, os Americanos Indígenas usavam a água das termas para cozinhae e para medicina. Durante séculos os maoris da Nova Zelândia cozinharam 'geotermicamente' e, desde a década de 1960, que a França aquece até 200 mil casas usando água geotérmica.

Hoje em dia perfuramos poços nos reservatórios geotérmicos para trazer a água quente à superfície. Os geólogos, geoquímicos, perfuradores e engenheiros fazem explorações e testes para localizar áreas subterrâneas que contêm esta água geotérmica, de forma a sabermos onde perfurar poços de produção geotérmicos. Então, assim que a água quente e/ou vapor viaja dos poços até à superfície, podem ser usados para gerar a electricidade em centrais geotérmicas ou para a energia para usos não-eléctricos.

GERAÇÃO DE ELECTRICIDADE

Em centrais geotérmicas, o vapor, calor ou água quente de reservatórios geotérmicos fornecem a energia que move os geradores de turbina e produz a electricidade. A água geotérmica usada é depois devolvida ao reservatório através de um poço de injecção, para ser reaquecida, manter a pressão, e suster o reservatório.

Há três espécies de centrais geotérmicas. A espécie que construímos depende das temperaturas e pressões do reservatório.

1. Um reservatório de vapor “seco” produz vapor mas muito pouca água. O vapor é enviado por canos directamente até uma central a vapor "seca" para fornecer a energia para mover o gerador de turbina. O maior campo a vapor seco no mundo é The Geysers, a cerca de 90 milhas a norte de São Francisco. A produção de electricidade começou no The Geysers em 1960, naquele que se tornou o procjeto de energia alternativa mais próspero da história.

2. Um reservatório geotérmico que produz maioritariamente água quente é chamado "um reservatório de água quente" e é usado numa central "relâmpago". Água que varia entre 300-700 graus F é trazida até à superfície através do poço de produção onde, ao ser lançada da pressão do reservatório profundo, parte da água transforma-se em vapor num “separador”. O vapor acciona então as turbinas.

3. Um reservatório com temperaturas entre 250-360 graus F não é suficientemente quente para acender vapor suficiente mas ainda pode ser usado para produzir electricidade numa central "binária". Num sistema binário a água geotérmica é passada por um cambiador de calor, onde o seu calor é transferido para um segundo (binário) líquido, como o isopentane, que ferve a uma temperatura mais baixa do que a água. Quando aquecido, o líquido binário transforma-se em vapor, que, como vapor, se expande e move as lâminas de turbina. O vapor então é recondensado num líquido e reutilizado repetidamente. Neste ciclo fechado, não há nenhuma emissão para ar.

QUANTA ENERGIA GEOTÉRMICA EXISTE?

Mais milhares de megawatts de energia do que os que estão a ser produzidos actualmente podiam ser desenvolvidos através dos recursos hidrotermais já identificados. Com melhorias na tecnologia, haverá muito mais energia disponível. Os recursos geotérmicos utilizáveis não serão limitados aos reservatórios hidrotermais "superficiais" nos limites da placa da crosta. A maior parte do mundo tem como base (3-6 milhas abaixo de terra), rocha seca e quente - nenhuma água, mas muito calor. Cientistas nos EUA., Japão, Inglaterra, França, Alemanha e Bélgica fizeram experiências canalizando água para esta rocha quente e profunda para criar mais recursos hidrotermais para uso em centrais geotérmicas. Conforme a tecnologia de perfuração melhora, permitindo-nos perfurar mais a fundo, a energia geotérmica da rocha seca e quente pode ficar disponível em qualquer lugar. Nessa altura, seremos capazes de explorar o verdadeiro potencial dos enormes recursos de calor da crosta da terra.