Pode ser difícil considerá-lo assim, mas o ar é um
fluido como qualquer outro, exceto que suas partículas estão na forma gasosa em
vez de líquida. Quando o ar se move rapidamente, na forma de vento, essas
partículas também movem-se rapidamente. Esse movimento significa energia
cinética, que pode ser capturada como a energia da água em movimento é
capturada por uma turbina em umausina hidrelétrica. No caso de uma turbina eólica, as pás da
turbina são projetadas para capturar a energia cinética contida no vento. O
resto é praticamente idêntico ao que ocorre em uma hidrelétrica: quando as pás
da turbina capturam a energia do vento e começam a se mover, elas giram um eixo
que une o cubo do rotor a um gerador. O gerador transforma essa energia
rotacional em eletricidade. Fundamentalmente, gerar eletricidade a partir do vento é
só uma questão de transferir energia de um meio para outro.
Toda a energia eólica começa com o sol. Quando o sol aquece uma determinada área de terra, o ar ao redor
dessa massa de terra absorve parte desse calor. A uma certa temperatura, esse
ar mais quente começa a se elevar muito rapidamente, pois um determinado volume
de ar quente é mais leve do que um volume igual de ar mais frio. As partículas
de ar que se movem mais rápido (mais quentes) exercem uma pressão maior do que
as partículas que se movem mais devagar, de modo que são necessárias menos
delas para manter a pressão normal do ar em uma determinada elevação
(veja Como funcionam os
balões de ar quente para aprender
mais sobre a temperatura e pressão do ar). Quando este ar quente mais leve se
eleva subitamente, o ar mais frio flui rapidamente para preencher o espaço
vazio deixado. Este ar que velozmente preenche o espaço vazio é o vento. Se
você colocar um objeto - como uma pá de rotor - no caminho desse vento, o vento
irá empurrá-la, transferindo parte de sua própria energia de movimento para a
pá. É assim que uma turbina eólica captura a energia do vento. A mesma coisa
acontece com um barco à vela. Quando o ar se move empurrando a barreira da
vela, faz o barco se mover. O vento transferiu sua própria energia de movimento
para o barco à vela.
A turbina de energia eólica mais simples possível consiste em três partes
fundamentais:
- pás do rotor: as pás são, basicamente,
as velas do sistema. Em sua forma mais simples, atuam como barreiras para
o vento (projetos de pás mais modernas vão além do método de barreira).
Quando o vento força as pás a se mover, transfere parte de sua energia
para o rotor;
- eixo: o eixo da turbina eólica
é conectado ao cubo do rotor. Quando o rotor gira, o eixo gira junto.
Desse modo, o rotor transfere sua energia mecânica rotacional para o eixo,
que está conectado a um gerador elétrico na outra extremidade;
- gerador: na essência, um gerador é
um dispositivo bastante simples, que usa as
propriedades daindução
eletromagnética para produzir tensão elétrica - uma
diferença de potencial elétrico. A tensão é, essencialmente,
"pressão" elétrica: ela é a força que move a eletricidade ou
corrente elétrica de um ponto para outro. Assim, a geração de tensão é, de
fato, geração de corrente. Um gerador simples consiste em ímãs e um
condutor. O condutor é um fio enrolado na forma de bobina. Dentro do
gerador, o eixo se conecta a um conjunto de imãs permanentes que circunda
a bobina. Na indução eletromagnética, se você tem um condutor circundado
por imãs e uma dessas partes estiver girando em relação à outra, estará
induzindo tensão no condutor. Quando o rotor gira o eixo, este gira o
conjunto de imãs que, por sua vez, gera tensão na bobina. Essa tensão
induz a circulação de corrente elétrica (geralmente corrente alternada)
através das linhas de energia elétrica para distribuição. Veja Como
funcionam os eletroimãs para aprender mais sobre a indução
eletromagnética e Como
funcionam as usinas hidrelétricas para aprender mais sobre
geradores acionados a turbina.
Observe que até agora vimos um sistema simplificado, porém veremos a
moderna tecnologia que você encontra em fazendas eólicas e quintais de
propriedades rurais de hoje. Ela é um pouco mais complexa, mas os princípios
fundamentais são os mesmos.
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