Quanto você sabe sobre os avanços do setor de energia elétrica? DCI Você compraria uma casa sem as tomadas elétricas funcionando? Passamos a depender da energia elétrica para muitas de nossas atividades do dia-a-dia. Quando há interrupções, sentimos o impacto dessa dependência, seguido por uma sensação de alívio quando a energia é ligada novamente.
A eletricidade nos ajudou a ficar mais saudáveis, trabalhe com mais eficiência e viva a vida 24 horas por dia. Porque a eletricidade teve uma influência tão positiva em nossas vidas, os pesquisadores da ciência e da indústria estão constantemente encontrando maneiras de fornecer energia elétrica de forma mais fácil e econômica. Como resultado, inovações em energia elétrica tornaram a indústria mais limpa e eficiente ao longo de sua história, e disponibilizou serviço elétrico para milhões de residências.
Este artigo inclui nossas cinco principais escolhas dessas inovações. Veremos a tecnologia voltada para determinados recursos de energia, e verificaremos os componentes principais que fornecem acesso a esses recursos. Para começar, vamos dar uma olhada em uma inovação atual para um recurso renovável de longa duração.
Por milênios, as pessoas aproveitaram a força do vento para realizar tarefas. Por exemplo, os mercadores antigamente dependiam do vento para navegar pelo mundo. Também, velhos moinhos de vento, uma vez usado para moer cereais, são uma parte icônica da paisagem da Holanda. Com nossas vidas centradas na eletricidade, cientistas modernos encontraram maneiras inovadoras de converter a energia cinética do vento em energia elétrica.
Hoje, ao redor do mundo, a turbina eólica elétrica está se tornando tão icônica quanto o moinho holandês. Uma turbina eólica normalmente consiste em um grande, hélice de três pás, chamado de rotor, no topo de uma torre alta o suficiente para que nada a bloqueie do vento. A turbina tem um trem de força semelhante ao motor de um carro que inclui um gerador elétrico. A eletricidade gerada é adicionada à rede elétrica, que abastece centenas de residências e empresas em uma localização geográfica.
Uma pequena turbina eólica pode alimentar uma única casa ou pequena empresa. Essas versões menores têm rotores entre 8 e 25 pés (2,4 e 7,6 metros) de diâmetro e podem ficar até 30 pés (9,1 metros) no ar. Os parques eólicos estão se tornando cada vez mais comuns em grandes espaços abertos. Você pode ver algumas dessas fazendas durante uma viagem de carro ou vôo pelo oeste dos Estados Unidos, com milhares de turbinas eólicas brancas gigantes estendendo-se pelas encostas até onde a vista alcança.
Próximo, vejamos outra inovação na criação de eletricidade a partir da energia cinética da natureza.
As barragens hidrelétricas são a inovação tecnológica mais antiga em nossa contagem regressiva. Durante o início de 1900, 40 por cento da eletricidade usada nos Estados Unidos veio de represas hidrelétricas. Hoje, a energia hidrelétrica é responsável por quase um quarto de toda a eletricidade usada em todo o mundo. Além disso, as próprias estruturas físicas são maravilhas da engenharia e construção humana, desenhando fotógrafos e turistas, de acordo com o Bureau of Reclamation dos EUA.
As barragens hidrelétricas funcionam retendo grandes quantidades de água e permitindo que uma quantidade limitada flua através da barragem. A pressão da água criada ao limitar este fluxo é enorme, e as usinas hidrelétricas aproveitam essa pressão para girar turbinas ligadas a geradores elétricos. Tal como acontece com as turbinas eólicas, a eletricidade gerada a partir de uma barragem hidrelétrica é adicionada à rede elétrica associada à localização geográfica da barragem.
Uma barragem hidrelétrica fornece à rede elétrica várias centenas de quilowatts a vários milhares de megawatts de eletricidade por segundo. O Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos afirma que as maiores barragens do mundo podem gerar cerca de 10, 000 megawatts, o suficiente para milhões de pessoas usarem.
Apesar de sua idade, o futuro é brilhante para a energia hidrelétrica, já que a barragem hidrelétrica passa por uma reforma do século 21. Os pesquisadores estão encontrando maneiras de melhorar a eficiência e o impacto ambiental da energia hidrelétrica, melhorando as barragens existentes e construindo novas barragens.
Nanogeradores:usando o poder dentro de nósEmbora o movimento do vento e da água possa fornecer energia para muitas casas, os nanogeradores usam o movimento do corpo para produzir eletricidade em menor escala. Nanogeradores são dispositivos minúsculos com um material piezoelétrico, o que significa que o material cria uma corrente elétrica apenas ao dobrá-la ou esticá-la. Esse poder pode vir de movimentos sutis, como um batimento cardíaco ou pulmões expandindo e contraindo. Eventualmente, nanogeradores podem ser usados para alimentar marca-passos, eliminando a necessidade de cirurgias repetidas quando as baterias falham. No futuro próximo, procure nanogeradores disponíveis em roupas, permitindo que você ligue seu reprodutor de música portátil apenas respirando e se movendo.
Embora o vento e a água possam ser usados para gerar energia por meio do movimento, o sol fornece uma quantidade significativa de energia na forma de calor e luz. Tecnologia de célula solar, chamadas células fotovoltaicas (PV), converter essa luz em eletricidade. Essas células PV contêm materiais semicondutores como o silício. Os elétrons no semicondutor se movem quando o material absorve a luz.
Ao contrário das tecnologias de energia eólica e hídrica que abordamos, as células solares são versáteis em tamanho e portabilidade. Grandes painéis solares com centenas de células podem ser construídos em uma fábrica e depois vendidos para se estenderem pelo terreno ou montados em um telhado. Esses grandes painéis são usados para fornecer energia a residências e empresas e devem ser substituídos após cerca de 30 anos. Pequenos painéis solares com apenas algumas células reúnem energia suficiente para alimentar dispositivos independentes, como calculadoras e iluminação externa.
Apesar de ser um limpo, fonte de energia renovável, a luz do sol por si só não é suficiente para quem deseja usar eletricidade à noite ou em dias nublados. Na maioria dos casos, os painéis solares são uma fonte de energia suplementar para um edifício que já está conectado à rede elétrica. Algumas pessoas, no entanto, opte por ficar "fora da rede" totalmente e usar baterias recarregáveis para armazenar eletricidade gerada pelo sol quando o sol não está brilhando.
Até aqui, examinamos inovações que aproveitam ao máximo as fontes de energia renováveis. Próximo, veremos uma inovação que usa a fonte de energia não renovável mais eficiente conhecida atualmente.
A fissão nuclear é o processo de quebrar um átomo, liberando a energia que mantém o átomo unido. Na década de 1950, a fissão nuclear do isótopo radioativo urânio-235 tornou a energia mais barata e mais eficiente de produzir. Um reator nuclear é uma estrutura que produz este processo de fissão do urânio-235. As usinas nucleares incluem um ou mais reatores junto com mecanismos grandes e complexos de resfriamento e contenção.
O próprio reator nuclear é a inovação chave aqui. O reator controla o processo de fissão de uma quantidade muito pequena de urânio-235 e canaliza a energia para barras de calor que, por sua vez, aqueça a água para produzir vapor. O vapor move uma turbina e gira um gerador elétrico, semelhante à maneira como as turbinas eólicas e hídricas funcionam. Então, em essência, uma usina nuclear é apenas uma usina a vapor movida por sua energia nuclear.
Usando a energia nuclear, o mundo usa menos de outros recursos, como carvão e petróleo, para aquecer a água e produzir vapor. Apesar desta vantagem, preocupações ainda atormentam as mentes dos céticos. As preocupações incluem a segurança das pessoas que vivem e trabalham dentro e ao redor das usinas nucleares e os riscos potenciais do descarte de lixo nuclear. Além disso, vários desastres de reatores nucleares notórios em todo o mundo mancharam a reputação desta fonte de energia.
Nenhuma dessas grandes inovações em energia elétrica estaria amplamente disponível sem a principal inovação em nossa lista. Vamos verificar isso agora.
No topo de nossa lista de inovações está a própria grade. Quando as pessoas dizem "a grade, “eles se referem a uma rede de recursos de energia elétrica cobrindo uma determinada área geográfica. Algumas redes são conectadas a outras redes para compartilhar recursos em caso de emergência. A maioria das pessoas que usa uma fonte de energia elétrica se conecta a uma rede existente por meio de linhas de força.
Uma grade é uma enorme infraestrutura elétrica que consiste em linhas de energia, centrais Elétricas, subestações e transformadores. As redes nos Estados Unidos são controladas por uma combinação de entidades públicas e privadas. Os entes públicos são as burocracias estaduais e federais que fazem cumprir as leis que regulam o setor. As entidades privadas são empresas de serviços públicos que fornecem acesso a uma rede e medem a energia usada por cada residência ou empresa. Essas forças de controle determinam o preço que um usuário deve pagar por cada quilowatt-hora de eletricidade nessa rede.
A tecnologia de rede continua a se expandir, mesmo quando as pessoas procuram outras fontes de energia para preenchê-la. Por exemplo, A tecnologia de rede inteligente está em desenvolvimento para melhorar a eficiência em como a energia é monitorada e medida para cada cliente. Também, o armazenamento da rede em estações e transformadores também pode manter a energia de reserva para ajudar a evitar apagões durante alguns dos soluços operacionais normais da rede.
