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Energia elétrica

Gerador de eletricidade

Gerador de eletricidade

Um gerador elétrico é uma máquina capaz de transformar algum tipo de energia em corrente elétrica. A fonte de energia pode ser muito variada: energia química, energia mecânica, energia luminosa ou energia térmica.

Os mecanismos que realizam essa conversão de energia podem incluir turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidráulicas, motores de combustão interna e até manivelas.

Geradores elétricos são dispositivos elétricos capazes de manter uma diferença de potencial elétrico (tensão) entre dois pontos. Ou seja, dispositivos que produzem energia elétrica.  

O primeiro gerador eletromagnético, o disco de Faraday, foi inventado em 1831 pelo cientista britânico Michael Faraday. Os geradores fornecem quase toda a energia das redes elétricas.

Hoje é possível comprar um gerador elétrico para praticamente qualquer necessidade.

Tipos de geradores elétricos

Existem vários tipos de geradores elétricos, cada um com características próprias:

  1. Geradores mecânicos: Utilizam energia mecânica para gerar eletricidade, sendo sua aplicação comum na indústria. Destacam-se pela eficiência e diversidade, incluindo geradores a diesel e a gasolina.

  2. Geradores solares: Transformam a energia solar em eletricidade através de painéis fotovoltaicos, gerando corrente contínua.

  3. Geradores térmicos: Convertem energia térmica em eletricidade.

  4. Geradores químicos: Convertem energia química em eletricidade, sendo as baterias um exemplo.

Gerador elétrico mecânico

Eles operam sob o princípio da indução eletromagnética, onde um campo magnético atua sobre condutores elétricos dispostos em bobinas. O movimento relativo entre os condutores e o campo gera uma força eletromotriz, descoberta por Michael Faraday. Esses geradores variam em tamanho, desde pequenos motores diesel até máquinas industriais, muitas vezes equipadas com partida elétrica. A energia mecânica é obtida por meio de motores térmicos, como motores a gasolina ou diesel, utilizados tanto em usinas termelétricas quanto em usinas nucleares.

No caso dos dínamos, o princípio eletromagnético é utilizado para converter a rotação mecânica em corrente alternada, sendo um dispositivo fundamental desde a sua invenção em 1832 por Hippolytus Pixie.

Geradores termoelétricos (TEG)

Esses dispositivos convertem a diferença de temperatura diretamente em eletricidade através do efeito Seebeck. Embora não possuam partes móveis, sua eficiência é baixa e o custo é alto. Sua aplicação é esperada na indústria automotiva, aproveitando o calor de exaustão. Eles podem trabalhar em conjunto com a energia fotovoltaica para aumentar a eficiência.

Gerador termoelétrico de radioisótopos (RTG)

Usado em naves espaciais, converte a energia liberada pela decomposição radioativa dos elementos em eletricidade. Adequado para situações sem presença humana e onde é necessária energia sustentada por longos períodos, sendo uma alternativa em ambientes onde as células fotovoltaicas não são viáveis.

Geradores solares (fotovoltaicos)

Eles funcionam através do efeito fotovoltaico, onde os painéis fotovoltaicos liberam elétrons ao impactar um fóton, gerando corrente elétrica direta. O silício é o material comumente usado nessas células.

Exemplos de usos e aplicações

Abaixo mostramos vários exemplos de aplicações utilizando geradores de eletricidade:

Central elétrica

Uma usina é definida como uma instalação industrial dedicada à geração de eletricidade por meio do uso de geradores mecânicos. A corrente elétrica é gerada através do movimento relativo entre um fluxo magnético e um condutor.

A energia nas usinas é obtida por meio de diversas fontes, tais como:

  1. Combustíveis Fósseis: Predominantes na maioria das usinas de energia ao redor do mundo.
  2. Reações Nucleares: Usadas em usinas nucleares.
  3. Energias Renováveis: Incluindo solar, eólica e hidrelétrica.

Geradores de veículos

Os geradores desempenham um papel crucial na propulsão de vários meios de transporte:

  1. Veículos Rodoviários: Necessitam de energia elétrica para alimentar a instrumentação, manter o motor funcionando e recarregar as baterias.
  2. Veleiros: Podem utilizar geradores de água ou eólicos para carregar as baterias por meio de pequenas hélices, turbinas eólicas ou propulsores, fornecendo corrente em velocidades típicas de vento ou de cruzeiro.
  3. Scooters Elétricas: As scooters elétricas com frenagem regenerativa ganharam popularidade global.

Grupos geradores

Um motor-gerador é formado pela combinação de um gerador elétrico e um motor, formando uma unidade autônoma. Motores de pistão alternativo são frequentemente usados, embora também existam variantes que usam turbinas a gás.

Geradores de eletricidade em usinas nucleares

Os geradores elétricos nas usinas nucleares são principalmente do tipo síncrono, produzindo corrente alternada sincronizada com a frequência da rede elétrica.

Equipados com bobinas de estator e rotores, esses geradores utilizam sistemas de refrigeração avançados, como refrigerante de hidrogênio, para manter temperaturas seguras. Com significativa capacidade de carga, possuem sofisticados sistemas de controle para regular a potência de acordo com as demandas elétricas.

Além disso, também contam com backups de emergência, como motores a diesel, para garantir geração contínua mesmo em situações críticas.

Autor:
Data de Publicação: 19 de março de 2017
Última Revisão: 9 de novembro de 2023