O sistema de turbina de quinta geração da Verdant Power passa por um teste na água em East River, na cidade de Nova York, em 2012. Imagem cedida por Verdant Power, Inc. Quando você pensa no East River em Nova York, a energia renovável provavelmente não é a primeira coisa que vem à mente. No entanto, o rio, uma vez que uma fossa e lixeira para um corpo ocasional, encontrou-se na vanguarda do movimento de energia verde. Em setembro de 2012, Trey Taylor, dono da Verdant Power, afundou uma turbina elétrica especial de três pás na hidrovia que corre ao longo do lado leste de Manhattan. Taylor projetou a turbina, que se parece com um ventilador moderno acoplado a um corpo em forma de torpedo, para gerar eletricidade com o empurrão e puxão das correntes impetuosas do rio [fonte:McGeehan].
Em 2017, 30 dessas turbinas poderiam pontilhar o rio, com cada unidade gerando 35 quilowatts de eletricidade. Se for bem sucedido, o projeto poderia fornecer energia suficiente para abastecer centenas de casas. Feito de plástico e fibra de vidro em camadas, as turbinas de maré do East River são uma das várias inovações tecnológicas que balançam o mundo hidrelétrico [fonte:McGeehan].
De uma ponta a outra do planeta, cientistas e engenheiros estão trabalhando em uma variedade de conceitos - alguns reais, outros imaginaram - isso ajudará a tornar esta fonte de energia muito antiga uma fonte moderna ainda mais importante. Nos dias de hoje, 6 por cento da eletricidade dos EUA vem de hidrelétricas (isso é 70 por cento da eletricidade renovável gerada nos EUA) [fonte:U.S. DOE]. O fornecimento é ilimitado, embora nem todas as áreas sejam um bom lugar para construir um projeto hidrelétrico.
Fevereiro de 2011:Vista da escada de peixes em Longview, Lavagem., onde as trutas prateadas sobem. Imagem cedida por Tess McBride / USFWS (sob licença CC by 2.0) Se você é um peixe de água doce como a truta, a última coisa que você quer ver é uma represa. As barragens impedem o movimento de peixes juvenis rio acima para as águas onde desovarão e viverão o resto de seus dias. Os ambientalistas há muito lamentam a destruição que as barragens podem causar. Entre nas escadas de peixes.
Uma das escadas para peixes mais avançadas tecnologicamente está em Montana, na usina hidrelétrica de Thompson Falls, no rio Clark Fork. É a primeira escada de comprimento total para peixes nos Estados Unidos continental projetada especificamente para a truta-touro, uma espécie ameaçada. Os $ 8 milhões, Uma escada de 22 metros de altura tem 48 degraus que os peixes podem subir [fontes:Holyoak, PPL Montana].
Os peixes nadando rio acima são atraídos para a pequena abertura na base da escada pela água descarregada. Eles começam a subir a escada de aço e concreto para peixes, lutando contra a água corrente a cada passo do caminho. Cada uma das 48 etapas, ou piscinas, tem cerca de 5 pés (1,5 metros) de largura e 6 a 10 pés (1,8 a 3 metros) de comprimento e tem aberturas nas partes superior e inferior. Os peixes finalmente chegam a um tanque de coleta de 5 metros e, em seguida, a um tanque de retenção. Uma vez dentro do tanque, cientistas examinam e marcam os peixes, que são então liberados acima da barragem [fontes:Holyoak, PPL Montana].
No entanto, as escadas para peixes nem sempre funcionam tão bem quanto foram projetadas. Um estudo separado da Universidade de Massachusetts Amherst descobriu que apenas uma pequena porcentagem das populações de peixes está passando com segurança pelas represas observadas pelos pesquisadores [fonte:Adams].
Você pode ver todas as partes de uma usina hidrelétrica típica nesta ilustração, incluindo os tubos da comporta. © HowStuffWorks A natureza sabe uma ou duas coisas. Tudo que você precisa fazer é olhar. Quando um engenheiro hidrelétrico e um cientista médico juntaram suas noggins no final do século 20, eles descobriram uma nova maneira de aumentar a energia das usinas hidrelétricas existentes em quase 10% [fonte:Piesold and Caro]. Tudo o que eles fizeram foi aplicar o design em forma de espiral de vasos sanguíneos humanos para criar um formato semelhante tubo de conduto .
A comporta helicoidal é semelhante a um cano de rifle, que tem ranhuras em espiral gravadas no interior. A água corrente flui através da comporta helicoidal, e como uma bala em um cano estriado, começa a girar. Os tubos concentram o fluxo da água diretamente na turbina elétrica, melhorando o desempenho da turbina [fonte:Piesold and Caro].
O inventor Rick Dickson se inspirou para criar sua hidrosfera depois de ler sobre o naturalista e explorador Dr. Charles William Beebe (na foto), que explorou as profundezas do oceano em uma batisfera na década de 1930. Keystone / Getty Images Parece bom no papel, mas o inventor Rick Dickson diz que sua ideia pode funcionar quando posta à prova. Dickson está falando de um gerador hidrelétrico que aproveita os imensos diferenciais de pressão nas águas profundas de lagos ou oceanos. Ele chama isso de hidrosfera e acredita que pode gerar até 500 megawatts de energia renovável contínua [fonte:Scoop].
Embora ele ainda não tenha construído um protótipo ou uma patente garantida, A hidrosfera de Dickson é um tipo de barragem hidrelétrica cilíndrica que funciona com a pressão variável da água do oceano ou lago [fonte:Scoop].
A outra invenção de Dickson não se parece exatamente com este ícone da energia hidrelétrica - a Represa Hoover. iStockphoto / Thinkstock A hidrosfera levou Dickson a outra invenção, a Gerador de ar-água-gravidade , que ele acredita ser a usina hidrelétrica do futuro. O AWG é um grande, cilindro oco cheio de ar e ancorado ao fundo do mar em profundidades variadas. Um gerador elétrico fica dentro do cilindro. Para gerar energia, uma válvula permite que a água entre no dispositivo sob grande pressão. A água que flui entra em uma câmara de vácuo e força um pistão a subir um estator , a parte estacionária do gerador na qual um rotor gira. À medida que o pistão sobe no estator, ele gera eletricidade [fonte:Free Press Release].
Quando o pistão atinge uma parada de metal na parte superior do estator, ele libera uma válvula conectada a um tubo oco de snorkel na base do cilindro. O tubo se abre, permitindo que o ar se descomprima. Isso força o rotor para baixo do estator, mais uma vez gerando eletricidade. A água também é empurrada para fora do cilindro com grande força e para fora do tubo snorkel para a superfície do oceano. A água jorra do topo do tubo como um gêiser. A válvula de liberação então fecha, a entrada de água reabre, e o ciclo se repete. Dependendo de seu tamanho e da profundidade em que é colocado no oceano, o AWG pode produzir até meio gigawatt de energia contínua [fontes:Free Press Release, Além dos combustíveis fósseis]. O dispositivo não havia sido prototipado ou patenteado no momento da publicação.
Um gerador de eletricidade baseado na energia das ondas fica ao largo da costa de Portugal em 2008. Uma falha técnica forçou o parque de energia das ondas fora do ar após dois meses. Usava tubos flutuantes cujo movimento oscilante bombeava fluido hidráulico para acionar os geradores. João Abreu Miranda / AFP / Getty Images O eco das ondas batendo contra uma costa rochosa ou uma praia arenosa é um som relaxante. Você sabia que também é um som energético? A energia cinética é a energia do movimento, e a água corrente está cheia dele. Isso porque o movimento das ondas é alimentado pelo vento e pela geologia oceânica [fonte:Union of Concerned Scientists].
Engenheiros e cientistas criaram uma variedade de dispositivos para aproveitar a energia hidrocinética gerada pelas ondas. Na verdade, cientistas dizem que se pudéssemos extrair apenas 15 por cento da energia ao longo da costa dos EUA (especificamente na costa oeste), os Estados Unidos poderiam gerar tanta eletricidade quanto todas as hidrelétricas do país [fonte:Union of Concerned Scientists].
Unidade geradora de turbina TidGen da Ocean Renewable Power sendo preparada para instalação no site do projeto Tidal Energy da Baía de Cobscook Imagem cortesia da Ocean Renewable Power Falando em energia hidrocinética, você já foi nadar no oceano? A maré alta o arrastou da costa? Marés têm um impacto poderoso, e podemos usá-los para gerar eletricidade.
Em 2012, um dos primeiros projetos de energia das marés nos Estados Unidos começou a fornecer energia para a rede elétrica. O projeto, uma turbina subaquática na costa do Maine, foi construída pela Ocean Renewable Power Co. A turbina se assemelha a um cortador de grama antigo, mas, em essência, é um tipo de moinho de vento submarino. As folhas da turbina giram quando a maré entra e sai de Cobscook Bay, perto de Eastport. As marés na área são das mais altas do Maine, atingindo 20 pés (6 metros). O gerador de US $ 21 milhões pode abastecer de 25 a 30 residências [fontes:Sharp, Woodard].
Um sistema RiverStar envolveria a colocação de módulos ao longo de um curso d'água (como o imponente Rio Colorado ilustrado aqui), em vez de represá-lo em um local específico. iStockphoto / Thinkstock Represar um rio para gerar eletricidade é tão século XX. As represas não alteram apenas a paisagem, mas também podem afetar a vida selvagem (lembra das escadas para peixes que mencionamos?). E se pudéssemos aproveitar a energia do rio sem construir represas e reservatórios? Uma empresa com sede na Califórnia chamada Bourne Energy acredita que encontrou a resposta [fonte:Bourne Energy].
O sistema RiverStar da empresa coleta energia cinética ao longo de um rio, em vez de em um único local, como as represas fazem. É assim que funciona:os engenheiros colocam vários "módulos" em um rio. Cada módulo é composto por uma turbina, um estabilizador, um sistema de amarração e um sistema de conversão de energia. Cabos de aço de alta tensão prendem cada unidade no lugar e conectam-se umas às outras em uma matriz. A água corrente passa pelas turbinas, e conforme eles giram, eles coletam a energia do rio, que aciona um gerador. Funcionários da Bourne dizem que o RiverStar pode gerar 50 quilowatts em um rio com uma velocidade de água de 4 nós. A empresa acrescenta que o RiverStar não afeta os padrões de migração dos peixes nem impede o tráfego fluvial.
A VIVACE pôde encontrar seu primeiro lar no Rio Detroit. iStockphoto / Thinkstock Em 2007, Michael Bernitsas, um professor da Universidade de Michigan, descobriu uma maneira de aproveitar a energia cinética de um rio que flui observando como os peixes se movem na água. Ele criou um dispositivo que ele chama VIVACE , que é a abreviação de Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy [fontes:Vortex Energy, Lafay].
Como qualquer pescador de trutas pode lhe dizer, quando um cardume de peixes se move pela água, os peixes curvam seus corpos e criam pequenos vórtices rodopiantes. Os peixes empurram seus corpos para fora dos vórtices para se propelirem para a frente. VIVACE funciona da mesma maneira. Os engenheiros colocam uma série de cilindros no fundo do rio ou oceano. A corrente que passa flui sobre os cilindros criando vórtices, que movem os cilindros para cima e para baixo. Dentro de cada cilindro há um ímã que se move sobre uma bobina de metal, gerar uma corrente elétrica DC. VIVACE então pega a corrente DC e a converte em AC. Ao contrário de outras tecnologias hidrocinéticas, A invenção de Bernitsas pode aproveitar a energia de rios lentos [fontes:Vortex Energy, Lafay].
As turbinas estão em todos os lugares que você liga na energia hidrelétrica. No Oceano. No Rio. Em tubos. Este, uma das maiores turbinas subaquáticas do mundo, é retratado em 19 de outubro, 2011, em Brehec Bay em Plouezec, França ocidental. Fred Tannea / AFP / Getty Images Linhas de esgoto, linhas de água doce, canos e conduítes de esgoto - quase todas as cidades têm algum tipo de cano de água passando por ele. E se houvesse uma maneira de aproveitar o poder da água corrente passando pelos encanamentos municipais? Uma nova invenção fez exatamente isso.
Uma empresa israelense chamada Leviathan criou uma turbina de água que pode ser encerrada em um cano. Quando a água passa pela turbina, ele gera eletricidade. O dispositivo, chamada Turbina Benkatina, funciona fora da água que flui através de canos de água fechados, canos de esgoto, canais e tubulações que removem águas residuais das fábricas [fonte:Leviathan Energy].
Você pode criar uma usina hidrelétrica em sua casa com uma torneira e algumas outras peças. iStockphoto / Thinkstock Imagine transformar sua casa em uma mini usina hidrelétrica. Isso é exatamente o que a Fulton Innovation tem em mente. A empresa sediada em Michigan criou tecnologias hidrelétricas Liliputianas que podem alimentar rádios elétricos, caixas de som, relógios e TVs, usando a água que sai da torneira do banheiro.
No coração da tecnologia Splashpower do Fulton está um dispositivo chamado Gerador Hidrelétrico Miniatura. Esses geradores produzem eletricidade usando o fluxo de água em uma casa ou edifício. Cada vez que você abre a água com um mini-gerador Splashpower, você pode alimentar sistemas de sprinklers, luz de emergência, um amaciante de água e até mesmo iluminação de acampamento ao ar livre. Os dispositivos mini-hidroelétricos também podem ser usados para carregar baterias [fonte:Splashpower].
Você já se perguntou por que a maioria das pessoas vive perto de corpos d'água? A água tornava mais fácil ir de um lugar para outro. Fontes de água foram usadas para a agricultura. Além disso, a energia hidrelétrica foi a energia escolhida durante séculos. A história da energia hidrelétrica é, em essência, a história da humanidade. Os antigos gregos usavam seus músculos para moer farinha com as mãos. Eles então inventaram uma das primeiras rodas d'água que tornaram o trabalho muito mais fácil. Eles e outros aplicaram essa tecnologia à fabricação de têxteis, marcenaria e outros usos. Ao longo dos séculos, criamos maneiras novas e melhores de aproveitar o poder da água corrente, como os deste artigo.
