Você sabe o que são Sistemas Híbridos de Produção de de Energia ?

São modos de obtenção de energia elétrica a partir de duas ou mais fontes, como solar-eólica, solar-diesel, etc. Estes sistemas estão sendo bastante utilizados por causa da eficiência em integrar sistemas novos ou já utilizados. A complementação é um dos pontos principais, pois no sistema eólico/solar,por exemplo, nos dias em que o céu estiver nublado e a obtenção de energia da placa fotovoltaica for reduzida o aerogerador continua sua produção sem interferência e  sustenta o sistema. 
 Falando mais tecnicamente sobre a retenção e passagem de energia, os geradores podem operar de acordo com asassociações em série ou paralelo, no entanto, para a “geração”, é usual a associação em paralelo, pois a corrente gerada pelas diferentes fontes de energia é somada à rede elétrica, elevando a potência total. 
Um sistema híbrido pode operar diretamente conectado à carga, que pode ser utilizada para bombeamento de água e aplicações que não exijam estabilidade e eficiência,por exemplo. Novamente citando o sistema eólico/solar não se pode armazenar ventos e luz, por isso durante os períodos de baixa geração e para a utilização posterior, o método convencional de armazenamento são as baterias. 
Utilizando baterias estacionárias de ciclo profundo tem-se o melhor desempenho com 4 a 5  anos de vida útil, já, as baterias de chumbo ácido, nestas aplicações, tem sua vida útil limitada a 2 anos. 
A imagem abaixo explica melhor:





A importância de um sistema hibrido de energia

As formas de aproveitamento de energias renováveis tem tomado um papel cada vez mais importante a media que o controle dos níveis de emissões de gases poluentes tem sido alvo de preocupações internacionais. Com isso torna-se importante o estudo de métodos para o aproveitamento dos recursos naturais que causem o mínimo impacto, como é o caso da energia dos ventos e das águas.

Um dos papéis mais importantes da ciência é o de oferecer instrumentos e informações que permitam uma melhor formulação de políticas voltadas para a preservação do meio ambiente.

Nesse contexto, a radiação solar e os ventos podem se combinar em um sistema único de geração de energia. A utilização do sistema híbrido eólico fotovoltaico de geração de energia em residências é a melhor opção para reduzir e/ou zerar a necessidade do consumo da energia proveniente das empresas concessionárias de energia. Além do mais, estas fontes de energia são renováveis e não poluem o meio ambiente como os combustíveis fósseis, que são os mais utilizados atualmente para geração de energia.




Sistema Fotovoltaico





O sistema mais utilizado no Brasil é o solar/eólico por causa da grande disposição de ventos e sol que temos aqui e pela sustentabilidade, por isso, entenda mais detalhadamente como funciona esse modo de obtenção de energia elétrica.
Para um entendimento melhor aqui vai a explicação separada, começando pelo sistema fotovoltaico.

Os sistemas fotovoltaicos normalmente são compostos por um conjunto de células solares que formam os módulos solares e por equipamentos complementares, como baterias, controladores de carga e inversores.
Esses componentes possuem as seguintes funções:
- O módulo solar é considerado o dispositivo mais importante do sistema, pois é nele que ocorre conversão da energia solar em energia elétrica.

módulos solares


- As baterias armazenam a eletricidade obtida através da luz solar durante o dia, possibilitando o funcionamento das lâmpadas e dos aparelhos elétricos à noite.
bateria



- O controlador de carga é instalado entre os módulos e as baterias para gerenciar o processo de carga e descarga das baterias, evitando que as mesmas sejam sobrecarregadas ou descarregadas além de limites pré-determinados, aumentando assim sua vida útil.
controlador de cargas


- O inversor é necessário em um sistema fotovoltaico quando necessitamos alimentar carga em corrente alternada.


inversor
inversor










Unindo todas esses equipamentos e pondo em operação temos:




Sistema Eólico

         A outra parte do sistema solar/eólico é o sistema eólico.No Brasil a maior fonte de eletricidade são as usinas hidrelétricas. Estudos indicam que o país poderia substituir a energia térmica pela energia eólica. Isso porque as usinas térmicas só são acionadas durante os períodos de seca, quando os rios ficam mais baixos e as hidrelétricas são insuficientes para produzir toda a energia consumida. Porém, é justamente nesse período que o regime de ventos no Nordeste (litoral brasileiro) é mais intenso. O maior centro de geração de energia eólica do país é o complexo eólico Alto Sertão I, situado na Bahia, com capacidade de gerar até 300MW, seguido do Parque eólico de Osório, localizado no Rio Grande do Sul, com a capacidade de gerar até 150 MW.


Vantagens da Produção Eólica
            A produção de energia elétrica através de energia eólica tem várias vantagens das quais podemos ressaltar as principais. É uma fonte renovável, não emite gases de efeito estufa, gases poluentes e nem gera resíduos na sua operação, o que a torna uma fonte de energia de baixíssimo impacto ambiental.
Fazenda Eólica

Com funciona?


            Um Sistema Eólico possui o Aerogerador, composto por um motor que funciona movido pela ação dos ventos. 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 se movem com a mesma velocidade. Esse movimento é a energia cinética em ação, que pode ser capturada da mesma forma que a energia da água em movimento é capturada por uma turbina em uma usina hidrelétrica. No caso de uma turbina eólica, as pás da turbina são projetadas para capturar a energia cinética contida no vento. 
Sistema Eólico


A turbina Eólica possui três componentes fundamentais:

Pás: Fazem a captura de parte da energia que o vento exerce sobre elas. A energia capturada e transmitida para o rotor, que se localiza exatamente no centro da turbina de captação.

Pás de captação de vento

Eixo: O eixo está conectado ao rotor, assim com o movimento do rotor o eixo gira simultaneamente. Desse modo o rotor transfere sua energia Mecânica Rotacional para o eixo, que por sua vez tem sua outra extremidade, conectado ao Gerador Elétrico.

Aerogerador

Gerador: 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. Portanto, o movimento do eixo conectado ao gerador, faz com que haja a geração de Energia Elétrica através do Gerador.
Gerador Elétrico
         
  Os sistemas de geração de energia elétrica renováveis têm sido cada vez mais valorizados e consequentemente optimizados para a Produção de Energia em nosso país. A optimização destes, como a junção do sistema eólico com o solar, por exemplo, levará a uma sólida produção de energia limpa e renovável, e trará bons frutos para o desenvolvimento econômico e social do Brasil.


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Alguns exemplos de utilização desses sistemas no Pará




Há diversos pequenos projetos de produção híbrida de energia elétrica atuantes na Amazônia. Como a área desta região é muito grande e boa parte da população reside em área rural, pequenas vilas dispersas e isoladas, de baixa densidade demográfica e de renda, infra-estrutura precária, elevada distância dos grandes centros, locais remotos e situados muitas vezes em emaranhados de rios, descaso do poder público, etc.), que somadas com o fator econômico inviabilizam a tradicional eletrificação por extensão da rede elétrica, o meio mais viável para obtenção dessa eletricidade é um sistema híbrido.

Aqui vão alguns exemplos:

 Sistema solar-eólico-diesel aplicado em Tamaruteua 
 Foi implantado em junho de 1999. Sua geração abastece residências, escola, comércios, igrejas, prédios de uso diverso (salga de peixe, depósito e casa de farinha) da vila e iluminação . A tecnologia usada nessa comunidade foi: Energia eólica com aerogeradores importados, energia solar fotovoltaica, controladores de carga, inversores estáticos, banco de baterias e grupo gerador a diesel.



Sistema Híbrido Solar-Eólico-Diesel de São Tomé
Foi implantado em setembro de 2003, com a finalidade de abastecer as 67 unidades consumidoras da vila (residências, escola, comércio, igrejas, etc.)  A tecnologia deste foi  similar a de Tamaruteua: Energia eólica com aerogerador importado, energia solar fotovoltaica, controlador de carga, inversor estático, banco de baterias e grupo gerador a diesel.




Sistema híbrido solar-eólico de Joanes
Concebido no ano de 1994; porém, só em junho de 1997 entrou em pleno funcionamento para atender às 170 unidades consumidoras da vila.  A tecnologia utilizada foi: Energia eólica com aerogeradores importados, Energia solar fotovoltaica, inversor rotativo, banco de baterias.



Esses são alguns projetos no Pará e são de antes de entrarmos em 2000, ou seja, hoje há muito mais e com um potencial de produção maior.

Impactos dos Sistemas híbridos de produção de energia em comunidades isoladas


         A implantação de sistemas híbridos de energia traz impactos em sua grande maioria mais benéficos do que prejudiciais, principalmente em sistemas pequenos, como pequenas comunidades. Não há nenhum grande impacto ambiental, tirando as baterias existentes, pois há necessidades de programas de reciclagem para manejo final desta e sem prejudicar o meio ambiente.



           Em termo de impactos sócio-econômicos relacionados a essas instalações em locais mais isolados, é fato que há um aumento populacional em torno da região beneficiada, devido ao difícil acesso da energia elétrica em algumas comunidades que são isoladas. Essas comunidades geralmente são em lugares remotos muitos distantes dos grandes centros.

         Esses sistemas híbridos que levam energia elétrica para essas comunidades são de total importância e contribuem com o desenvolvimento local e aumento na qualidade de vida das pessoas e ainda é o mais promissor e viável para estas comunidades, levando em consideração que o sistema tradicional de abastecimento de energia é muitas vezes físico e economicamente inviável.



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Conheça um pouco mais como funciona a tecnologia híbrida aplicada em carros



Atualmente a preocupação na preservação do planeta e para amenizar o efeito estufa, requer inovações tecnológicas que possibilitem essa preservação. Pensando nisso, a Indústria automobilística investiu pesado nessas inovações que atendem essa necessidade, surgindo assim o conceito de carro híbrido que é um carro muito mais econômico que o comum,e contribui para um planeta muito mais verde.
        Já existem vários modelos no mercado de carros híbridos rodando por aí, e a maioria das marcas de carros já tem o seu, ou planejam nas suas fabricas carros que tentem deixar de lado os combustíveis fosseis que poluem a nossa atmosfera e não é uma fonte renovável de energia. Por isso, o carro híbrido veio para revolucionar o mercado.
     Mas, o que é um carro híbrido? Como esse automóvel funciona? Por que ele é mais econômico e menos poluente?Isso que veremos nos parágrafos seguintes.
       Primeiro precisamos saber que qualquer veículo que combine duas ou mais fontes de energia que possa proporcionar potência de propulsão, direta ou indiretamente, é um híbrido. A maior parte dos carros híbridos hoje existentes funciona a gasolina e eletricidade, embora outras empresas já tenham outros tipos. Mas, vamos nos concentrar na maioria.
       O automóvel híbrido a gasolina e eletricidade é basicamente um cruzamento entre um automóvel movido à gasolina e um carro elétrico. Então vamos entender como funciona primeiro um por um, depois a junção deles.
         Um carro a gasolina tem um tanque de combustível, que fornece gasolina para o motor. O motor, por sua vez, aciona uma transmissão, que por sua vez gira as rodas. Um carro elétrico, por outro lado, tem um conjunto de  baterias que fornecem eletricidade para um motor elétrico. O motor aciona uma transmissão, que por sua vez movimenta as rodas.
       O automóvel híbrido é um misto dos dois. Ele tenta reduzir significativamente o consumo de combustível e as emissões de um automóvel movido á gasolina, enquanto supera as deficiências de um carro elétrico. Então ele é muito mais viável tanto para o bolso do consumidor, e não produz um volume relativamente grande de poluição como um carro movido à gasolina, enquanto um carro elétrico quase não polui, mas faz só cerca de 80 a 160 km entre as suas recargas.

                               


        Um carro elétrico e a gasolina combina essas duas possibilidades em um só sistema que aumenta o poder da gasolina e da eletricidade. Então, o sistema hibrida em carros vem para aprimorar e aumentar o número de possibilidades do uso da energia renovável e contribuindo para um futuro sustentável no planeta.




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Ceará terá Sistema Híbrido de Energia Solar-Eólica

            O Brasil necessita do aumento de sua matriz energética sustentável, nesse intuito o Físico e Engenheiro Mecânico, Elissandro Monteiro do Sacramento, deu origem ao projeto de criação de um sistema híbrido baseado na produção Solar/Eólica a ser implantado no Ceará.
        Assim como todos os sistemas híbridos instalados nas mais diversas regiões do país, o projeto tem por objetivo diminuir os custos com a utilização de energia elétrica, fazendo assim com que haja a redução da dependência dos chamados combustíveis fósseis.
      Disse Sacramento: “O Ceará importa grandes quantidades dos combustíveis fósseis consumidos em seu território, o que deixa o Estado refém do mercado internacional do petróleo. Porém, com a elaboração do mapa eólico, juntamente com estudos para análise do potencial solarimétrico, ficaram evidenciadas as elevadas capacidades de aproveitamento destas fontes de energia na região”.
     Ainda segundo Sacramento, é necessário investimento nas fontes de energia renováveis, o que consequentemente causa a redução da utilização dos métodos convencionais de energia, como o petróleo, que mesmo sendo um dos maiores poluidores, ainda é um dos mais utilizados no mundo.
      O sistema híbrido de energia solar-eólica, idealizado pelo pesquisador cearense deverá começar a ser construído ainda este ano no campus da Capital (Itaperi) da Universidade Estadual do Ceará (UECE).    


     

     O projeto que, atualmente, conta com sete pesquisadores envolvidos, conseguiu junto ao CNPq um financiamento de R$ 250 mil para montar o sistema piloto. "O apoio do CNPq vem sendo de fundamental importância para concretizarmos uma ideia formatada há cerca de três anos. A partir do capital disponibilizado poderemos instalar, inicialmente, um sistema piloto para verificarmos o comportamento do sistema", diz.


   O sistema usará o hidrogênio como meio para armazenar a energia elétrica adquirida com os aerogeradores (eólico) e placas (solar) Hidrogênio, na concepção do professor, o uso do hidrogênio surge com uma nova tecnologia que trará soluções para os gargalos energéticos locais. "O hidrogênio proporcionará o aumento da disponibilidade de energia no estado, bem como na redução dos gastos com políticas ambientais, pela sua utilização limpa em comparação com outros sistemas convencionais". 
      Para a produção de energia elétrica, o sistema proposto obtém primeiramente o hidrogênio por meio da eletrólise (processo físico-químico que, a partir da molécula da água, separa o oxigênio do hidrogênio). Tendo o hidrogênio separado, o projeto utiliza-o para armazenar a energia elétrica adquirida a partir de parques eólicos e dos painéis fotovoltaicos. Assim a energia produzida pelos Painéis Solares e pelas Turbinas Eólicas vai sendo armazenada no sistema de Hidrogênio. 



Leia mais sobre a utilização de Hidrogênio para armazenamento de energia elétrica, em: http://ambientes.ambientebrasil.com.br/energia/celula_combustivel/armazenamento_de_hidrogenio.html

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Novo sistema híbrido utiliza luz solar e calor do corpo humano para gerar energia.



A empresa japonesa Fujitsu desenvolveu um protótipo de painel de captação que funcionaria através de um sistema híbrido, capturando a luz solar e o calor do corpo humano, transformando-os em fonte de energia. O objetivo do aparelho é utilizar a chamada “energia limpa”, em um projeto totalmente sustentável. Os engenheiros afirmam que, até agora, os sistemas que geram energia através da luz e geradores termoelétricos só poderiam ser encontrados em dispositivos diferentes, tornando este projeto pioneiro na área.

Uma das aplicações apontadas por esse sistema seria dentro da área médica: o protótipo pode evoluir para um aparelho de monitoramento completo, medindo pressão arterial, frequência de batimentos cardíacos e temperatura do corpo, tudo isso sem a necessidade de baterias.


Segundo os fabricantes, o produto é feito a partir de componentes orgânicos, fazendo com que o custo de fabricação seja baixo. Desta forma, por parte da empresa existe a expectativa de que o aparelho torne-se popular assim que chegar ao mercado, o que deve acontecer até o ano de 2015.




SUGAR Volt: o avião-conceito híbrido que usa energia elétrica como combustível


           No vídeo abaixo é possível conhecer um pouco mais sobre a aplicação dos sistemas Híbridos de Energia Elétrica.
         O SUGAR Volt, foi criado baseado no conceito de energia renovável. O projeto foi um pedido da NASA à equipe da Boeing, para a criação de um projeto de um avião sustentável, que pudesse reduzir os impactos ao meio ambiente.

        Trata-se de um avião Híbrido que tem como combustível a eletricidade, podendo assim reduzir o uso de combustível em até 70% se comparado a um avião comum. O modelo do Sugar Volt foi escolhido por ser baseado nos carros híbridos, o que o torna mais acessível e simples. Assim como os carros Híbridos, o Sugar Volt irá recarregar suas baterias no aeroporto.

        A aeronave também será mais silenciosa o que acarreta na redução dos impactos ambientais causados pelo transporte aéreo. As asas deverão ser adaptadas ao Sugar, sofrendo um alongamento e possuindo uma maior elevação/inclinação, reduzindo assim a resistência com o ar.


(É possível adicionar legenda ao video para melhor entendimento)

            No vídeo é possível ver todos os detalhes deste projeto que promete ser o futuro da aviação mundial.





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