A energia elétrica é uma parte vital do nosso cotidiano, mas você já se perguntou o que ela é realmente, como ela é produzida e como ela chega até os nossos lares e empresas? Saiba como funciona a energia elétrica.
Neste artigo, vamos explorar profundamente o conceito de energia elétrica, desde sua definição, passando por marcos históricos e os conceitos por traz desse insumo que molda o presente e o futuro da sociedade moderna.
Veja o que você vai encontrar:
- o que é energia elétrica;
- qual é o caminho da energia elétrica;
- importância da energia elétrica na vida das pessoas;
- quem descobriu a energia elétrica;
- quais são os tipos de correntes elétricas;
- qual corrente elétrica economiza mais energia: 110V ou 220V;
- qual é a fórmula da energia elétrica;
- a energia elétrica é mais barata a noite;
- quais são as fontes de energia elétrica;
- energia fóssil e renováveis: vantagens e desvantagens.
O que é energia elétrica?
Na física, a energia elétrica é a forma de energia associada aos elétrons em movimento. Ela é gerada quando há um fluxo de elétrons através de um condutor, como um fio metálico.
Esse movimento de elétrons cria corrente elétrica, e é essa corrente que é comumente utilizada para realizar trabalhos, seja iluminando lâmpadas, alimentando dispositivos eletrônicos ou movendo motores. Dessa forma é importante entender como funciona a energia elétrica.
Qual é o caminho da energia elétrica?
O transporte da energia elétrica é feito por uma complexa rede de transmissão e distribuição. Essa infraestrutura é formada por subestações, cabos, torres, postes, transformadores e diversos dispositivos de controle e segurança.
As subestações conectam às usinas aos sistemas de transmissão. Sua principal função é preparar a energia para ser transportada, aumentando ou reduzindo a tensão elétrica para que haja o mínimo de perda energética durante o transporte.
As torres são estruturas de aço que podem superar os 300 metros de altura. Sua atribuição é sustentar os milhares de quilômetros de cabos de alta tensão.
Os postes e os transformadores têm funções semelhantes às subestações e às torres de transmissão, só que em nível de distribuição. Os transformadores são caixas de metal que ficam penduradas nos postes com a tarefa de reduzir a tensão elétrica para o padrão que consumimos nas casas e empresas.
Importância da energia elétrica na vida das pessoas
Normalmente, é quando falta luz que nos deparamos com a real importância da energia elétrica nas nossas vidas.
Sem eletricidade, os nossos dias ficam mais curtos, as ruas ficam mais inseguras, não é possível acessar à internet, trabalhar, armazenar alimentos perecíveis, mover motores, ligar eletroeletrônicos tão fundamentais como computadores, geladeiras, smartphones, televisores… A lista é enorme.
Veja o que aconteceu no dia 3 de novembro de 2023 quando rajadas de ventos acima de 100 km/h derrubaram árvores e postes sobre a rede da ENEL SP, provocando corte no fornecimento de mais de 2,1 milhões de imóveis em São Paulo, com algumas pessoas ficando mais de seis dias no escuro. Um verdadeiro caos.
Apesar de ser um bem essencial, cerca de 675 milhões de pessoas vivem sem eletricidade.
Quem descobriu a energia elétrica?
A descoberta da eletricidade não pode ser atribuída a uma única pessoa, pois foi um processo gradual ao longo do tempo envolvendo vários cientistas.
Segundo o portal Mundo Educação, Thales de Mileto, filosofo grego do século VI a.C, descobriu a eletricidade após esfregar pele de animais em uma resina petrificada chama âmbar (elektron em grego). Ele observou que o atrito gerava um campo magnético capaz de atrair objetos leves, como palhas e penas.
Os estudos avançaram e em 1600 o médico da rainha da Inglaterra Willian Gilbert descobriu que outros objetos a serem atritados com o âmbar também se eletrizavam. Foi Gilbert que denominou esse efeito de eletricidade.
Em 1730, o físico inglês Stephen Gray descobriu que além da eletrização por atrito, era possível eletrizar corpos por contato, ou seja, encostando um objeto eletrizado num corpo neutro. Através desse estudo, ele descobriu que era possível canalizar a eletricidade e levá-la de um corpo a outro.
Leia também: Como é a produção de energia elétrica no Brasil?
Em 1752, o político e físico Benjamin Franklin conduziu um experimento empinando uma pipa com um fio de metal e descobriu que os raios são um fenômeno elétrico de grandes proporções. Esse experimento contribuiu significativamente para o entendimento inicial da eletricidade. Através desses experimentos ele inventou o para-raios e cunhou termos como condensador e bateria.
Outros cientistas importantes no desenvolvimento do conhecimento sobre eletricidade incluem Alessandro Volta, Michael Faraday e Thomas Edison. Cada um deles desempenhou um papel crucial na compreensão e aplicação da eletricidade ao longo da história.
A primeira usina de geração de energia do mundo, a estação Pearl Street, foi colocada em funcionamento em 1882 por Thomas Edison. A usina movida a vapor fornecia energia para iluminação em Nova York, nos Estados Unidos.
Quais são os tipos de correntes elétricas?
Existem dois tipos principais de correntes elétricas: corrente contínua (CC) e corrente alternada (CA).
Corrente Contínua
A corrente contínua é caracterizada pelo fluxo constante de elétrons em uma única direção.
Linhas de transmissão de energia de longa distância normalmente utilizam corrente contínua para diminuir as perdas técnicas de energia elétrica.
Corrente Alternada
A corrente alternada é caracterizada pelo fluxo periódico de elétrons que invertem sua direção regularmente. É a forma predominante de eletricidade fornecida nas redes de distribuição de energia.
A maioria dos aparelhos domésticos e industriais utiliza corrente alternada, pois ela é mais fácil de transmitir e pode ser facilmente transformada em diferentes níveis de voltagem.
Ambos os tipos de corrente têm suas aplicações específicas, e a escolha entre corrente contínua e corrente alternada depende das necessidades do sistema elétrico em questão.
Qual corrente elétrica economiza mais energia: 110V ou 220V?
A quantidade de energia consumida por um dispositivo elétrico não está diretamente relacionada à voltagem (110V ou 220V). A potência do aparelho, medida em watts, é o que determina o consumo de energia. A voltagem apenas especifica a quantidade de energia que pode ser transportada pela corrente elétrica.
Dispositivos com a mesma potência irão consumir a mesma quantidade de energia, independentemente de serem alimentados por 110V ou 220V. A diferença entre as duas voltagens está na corrente elétrica, sendo que 220V permite a transmissão de energia com corrente menor, o que pode ser vantajoso em termos de perdas de energia durante a transmissão.
Qual é a fórmula da energia elétrica?
A fórmula para calcular a energia elétrica (E) em um circuito é dada por:
E=P⋅t
Onde:
- E é a energia elétrica em joules (J),
- P é a potência elétrica em watts (W),
- t é o tempo em segundos (s).
Essa fórmula expressa o fato de que a energia é igual à potência multiplicada pelo tempo durante o qual a potência é consumida.
A energia elétrica é mais barata a noite?
Em muitos lugares, como no Brasil, a energia elétrica é mais barata durante a noite devido a uma prática chamada “tarifação horária”. Essa estratégia de preços é geralmente implementada para incentivar o consumo de eletricidade fora dos horários de pico, quando a demanda por energia é maior.
Leia também: Bandeiras tarifárias: o que são e como funcionam?
Durante a noite, a demanda por eletricidade tende a ser menor, já que muitas empresas estão fechadas e a maioria das pessoas está em casa, usando menos energia. Para incentivar os consumidores a utilizarem a energia durante esses períodos de demanda mais baixa, as companhias elétricas muitas vezes oferecem tarifas mais baixas durante as horas noturnas.
Essa prática é benéfica para os consumidores que têm flexibilidade em relação ao momento em que consomem energia, como aqueles que podem programar suas atividades de maior consumo, como lavagem de roupas e uso de aparelhos de alta potência, para ocorrerem durante os períodos de tarifação mais baixa.
Quais são as fontes de energia elétrica?
As fontes de energia elétrica são classificadas em dois grupos: fósseis e renováveis.
Fontes fósseis
As fontes fósseis são esgotáveis, ou seja, a reposição delas na natureza é muito lenta e leva milhões de anos. São os casos do petróleo, gás natural e carvão mineral e nuclear.
Funciona assim: esses combustíveis são queimados para aquecer água em uma caldeira. Essa água evapora e faz as turbinas girarem, produzindo energia elétrica. Esse tipo de usina é chamado de termoelétrica ou termelétrica.
As fontes fósseis são a maior fonte de energia elétrica do mundo. De acordo com dados da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), 71% da matriz elétrica mundial em 2020 era proveniente de fontes fósseis.
Fontes renováveis
As fontes renováveis são consideradas inesgotáveis, pois se renovam constantemente ao serem utilizadas. Faz parte desse grupo a hidrelétrica, fotovoltaica, eólica, biomassa, geotérmica e oceânica.
As hidrelétricas aproveitam a força da água dos rios para mover turbinas que transformam energia mecânica em eletricidade.
As fazendas fotovoltaicas utilizam painéis solares para captar a luz do sol. A irradiação solar interage com um material semicondutor (silício) e gera eletricidade. Outra categoria de energia solar é a heliotérmica. Neste caso, é o calor e a evaporação da água que movem uma turbina para produzir eletricidade.
A energia eólica é obtida através do aproveitamento da força do vento. As massas de ar movimentam os aerogeradores para produzir luz elétrica.
A biomassa é uma categoria de termelétrica renovável e utiliza matéria vegetal ou orgânica para geração de energia. Diversos materiais servem de combustível para as usinas a biomassa, como lenha, bagaço de cana-de-açúcar, cavaco de madeira, resíduos agrícolas, algas, restos de alimentos e excremento animal.
A energia geotérmica utiliza o calor presenta no interior da Terra. Para produção de eletricidade, perfura-se o solo onde há grande quantidade de vapor e água quente, os quais são retirados por dutos e conduzidos para um gerador na superfície.
A energia oceânica aproveita o movimento das correntes marinhas. As marés giram uma turbina, transformando a energia cinética em eletricidade.
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Energia fóssil e renováveis: vantagens e desvantagens
As fontes fósseis são fundamentais porque fornecem, além de energia, potência e outros serviços auxiliares que garantem flexibilidade operacional, segurança e estabilidade aos sistemas elétricos.
A desvantagem é que elas são responsáveis por grande parte das emissões de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera, impactando o meio ambiente e a saúde da população.
As fontes renováveis, por outro lado, são essenciais para promover a transição para uma economia verde (link), pois têm baixa emissão de GEE e utilizam recursos naturais que se renovam constantemente.
A desvantagem é que elas apresentam variabilidade de geração ao longo do dia ou do ano, pois são muito dependentes das condições climáticas.
Energia elétrica: um bem fundamental
Neste artigo, exploramos profundamente como funciona a energia elétrica e como ela é uma parte vital do nosso cotidiano, e sua importância se torna evidente quando enfrentamos a falta de luz, afetando diversos aspectos de nossas vidas.
No contexto das fontes de energia elétrica, discutimos as categorias de fontes fósseis e renováveis, destacando suas vantagens e desvantagens. Enfatizamos a importância das fontes renováveis na transição para uma economia verde, apesar da variabilidade de geração associada a condições climáticas.
Finalmente, exploramos o caminho da energia elétrica, desde sua geração até o transporte através de uma complexa rede de transmissão e distribuição, envolvendo subestações, cabos, torres, postes e transformadores. Essa infraestrutura desempenha um papel crucial na entrega eficiente e segura de eletricidade às residências e empresas.
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