Processos de produção de eletricidade dos diferentes tipos de usinas

Usina Hidrelétrica

A água represada possui energia potencial gravitacional que se converte em energia cinética quando essa passa pelas comportas. Essa energia cinética é transferida às turbinas, que movimentam o gerador; e o gerador, por sua vez, converte essa energia cinética em energia elétrica a qual será enviada através de condutores ao seu destino.

Após sua “produção”, a energia elétrica passa por transformadores que preparam-na para ser transmitida. Durante a transmissão, parte dessa energia é “perdida” sob a forma de calor que aquece a linha de transmissão. Para chegar ao usuário final, a energia elétrica passa novamente por transformadores que a preparam para ser usada.

§  barreira – a maioria das usinas hidrelétricas utiliza uma barreira que segura a água e cria um grande reservatório.

§  canal – os portões da barreira se abrem e a gravidade puxa a água através do duto que vai para a turbina. A água gera pressão ao passar pelo duto;

§  turbina – a água atinge as grandes lâminas da turbina, fazendo-as girar. A turbina é acoplada a um gerador localizado acima dela. O tipo mais comum de turbinas para as usinas hidrelétricas é a Francis, que se parece com um grande disco com lâminas curvas. Uma turbina pesa cerca de 172 toneladas e gira numa taxa de 90 rotações por minuto (rpm)

§  geradores – as lâminas da turbina giram e movimentam uma série de ímãs dentro do gerador. Ímãs gigantes rodam por molas de cobre e produzem corrente alternadas (AC) ao mover os elétrons;

§  transformador – o transformador dentro da casa de força pega a corrente alternada e a transforma em uma corrente de alta-voltagem;

§  linhas de energia – quatro fios saem de cada usina de energia: as três fases de energia, que são produzidas simultaneamente, mais um fio neutro ou terra comum para os três;

§  fluxo de saída – a água usada passa por algumas tubulações e volta para o rio;

Usina Termoelétrica 

É uma instalação industrial usada para geração de energia elétrica/eletricidade a partir da energia liberada em forma de calor, normalmente por meio da combustão de algum tipo de combustível renovável ou não renovável. Outras formas de geração de eletricidade são energia solar, energia eólica ou hidreletrica

Geralmente algum tipo de combustível fóssil como petróleo, gás natural ou carvão é queimado na camara de combustão. O vapor movimenta as pás de uma turbina, cada turbina é conectada a um gerador que gera eletrecidade.

Há vários tipos de usinas termelétricas, sendo que os processos de produção de energia são praticamente iguais, porém com combustíveis diferentes. Alguns exemplos são:

• Usina a óleo;
• Usina a carvão;
• Usina nuclear; e
• Usina a gás: usa gás natural como o combustível para alimentar uma turbina de gás. Porque os gases produzem uma alta temperatura atraves da queima, e são usados para produzir o vapor para mover uma segundo turbina, e esta por sua vez de vapor. Como a diferença da temperatura, que é produzida com a combustão dos gases liberados torna-se mais elevada do que uma turbina do gás e por vapor, portanto os rendimentos obtidos são superiores, da ordem de 55%.

Usina Nuclear

Produzindo energia elétrica na usina nuclear

Existem diversos tipos de usinas nucleares, entretanto seu princípio é fundamentalmente o mesmo. As pastilhas, péletes (forma de pílula) ou ainda varetas de urânio, são responsáveis por todo o processo de geração de energia. Ele se inicia com a reação nuclear de fissão que gera um enorme volume de energia que tem como subproduto o calor. Esse calor será utilizado para aquecer grandes quantidades de água. A água nos reatores possui dois papéis importantes: por um lado é responsável por girar uma turbina que por sua vez gira um gerador elétrico que é o equipamento que cria a energia elétrica e por outro é responsável por ajudar a controlar a temperatura da fissão, caso contrário o urânio poderia superaquecer e derreter.

O vapor de água passa pela turbina à temperaturas extremamente altas. Esse vapor é resfriado por um sistema de troca de calor, que pode ser um sistema isolado com, por exemplo, líquidos ou gases refrigerantes com a finalidade de transformar o vapor em água líquida para o ciclo continuem. Usinas nucleares que possuem esse sistema podem operar em temperaturas mais altas produzindo assim mais energia. Hastes de controle são introduzidas no sistema para, juntamente com a água, ajudar a controlar a temperatura do reator. Essas hastes possuem a capacidade de absorver nêutrons, impedindo assim futuras quebras atômicas que estes desencadeariam reduzindo, portanto, a temperatura do sistema. A quantidade de hastes depende de cálculos precisos feitos de acordo com o nível de enriquecimento de urânio, capacidade de resfriamento da água entre outros fatores.

As turbinas, que são impulsionadas pelo vapor, giram rapidamente devido a pressão do gás que passa em alta velocidade. Utilizando um princípio parecido com a utilizada por usinas hidroelétricas, as usinas nucleares transformam a energia cinética do gás em energia mecânica que gira as turbinas que por sua vez girará um gerador elétrico. Esse gerador irá criar energia elétrica que será levada para torres de transmissão e distribuída na rede de energia.

Usina Solar

O esgotamento das fontes de combustíveis fósseis vem se tornado um dos assuntos mais discutidos no que diz respeito à produção de energia. A busca por fontes alternativas de obtenção de energia vem como uma solução para esse problema. 

A energia solar é a forma de energia limpa mais abundante na natureza. Consequentemente, os aquecedores solares estão invadindo residências, hotéis, indústrias, edifícios, propriedades rurais e demais lugares onde são necessários. 

Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto por placas coletoras solares e um reservatório de água conhecido como Boile. 
As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. A energia térmica absorvida pelas placas é transmitida para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre. 
O reservatório térmico é um recipiente para armazenamento de água aquecida. São cilindros de cobre ou de aço inoxidável, porém isolados termicamente com poliuretano sem CFC (Cloro-fluor-carbono), para diminuir ao máximo as perdas de calor pelo processo de condução térmica. Dessa forma, a água permanece aquecida e pronta para o consumo a qualquer hora do dia ou da noite. A caixa de água fria alimenta o reservatório, mantendo-o sempre cheio. 
A água circula entre os coletores e o reservatório graças a um processo chamado de termofissão. Nesse processo, a água dos coletores, que é mais quente, é menos densa que a água do reservatório, portanto, a água fria mais densa empurra a água quente para o reservatório, gerando a circulação. 

Em sistemas mais sofisticados, em que o volume de água é maior, como em piscinas, por exemplo, a circulação da água é feita com o auxílio de motores hidráulicos. 

Usina Eólica