Principais usos do Cobre / Energia

Energia elétrica

A energia chega aos nossos lares por meio da união dos sistemas da rede pública de distribuição e da nossa própria instalação elétrica. Esta conexão elétrica é feita por condutores elétricos de cobre.

Desta união, a energia elétrica entra no quadro de distribuição, onde se concentram as proteções elétricas que preservam e controlam a energia que irá a cada ponto de consumo, garantindo segurança às pessoas e aos seus bens.

Os condutores elétricos apresentam uma certa capacidade de fornecimento de energia que, quando ultrapassada pelo excesso de consumo, gera uma sobrecarga. Assim, torna-se necessário redimensionar o diâmetro dos condutores de cobre.

Energia eólica

O vento é abundante em todo mundo e pode ser usado para gerar uma parte importante da eletricidade. A energia eólica experimentou um crescimento de 25% anual na última década, seguido pelo da energia solar, com 20%.

Os parques eólicos estão se desenvolvendo cada vez mais no mundo porque geram energia de forma harmônica com o meio ambiente. O cobre está presente em todos os componentes deste processo, do gerador até o transformador, incluindo o rotor e os cabos. A boa condutibilidade elétrica do metal melhora muito a eficácia energética do processo.

Energia solar

Além de ser uma alternativa ambientalmente correta, o aquecimento de água e a produção de eletricidade mediante energia solar se converteram em tecnologias economicamente atrativas e altamente competitivas.

O cobre, com suas propriedades físicas, participa de todo o processo de coletar energia solar, desde a construção dos coletores que captam e transferem a energia, até todo o sistema de condução de fluidos a altas temperaturas, graças a sua capacidade de manter ótimas condições de higiene pela ação bactericida dos encanamentos de cobre, entre outros fatores.

Da energia solar pode se obter calor (mediante coletores térmicos) e eletricidade (por meio de módulos fotovoltaicos). O coletor solar é composto por dois encanamentos de cobre unidos entre si por canais paralelos de menor diâmetro (também em cobre). Estes últimos levam aletas de cobre que transmitem o calor para o tubo, pelo qual circula um fluido (normalmente água) que o transporta.

Para conseguir um maior rendimento, todo o conjunto se apóia sobre uma lâmina de cobre enegrecida, que atua como coletor da energia e é introduzido em uma caixa, com um cristal na parte superior e um isolamento na parte inferior, o que diminui a perda de energia para o exterior.

Centrais solares

A energia solar é aproveitada de duas formas: a térmica e a fotovoltaica. A térmica transforma a energia procedente do sol em energia calorífica. A fotovoltaica converte diretamente a energia solar em energia elétrica, mediante o efeito fotovoltaico.

Os sistemas solares mais importantes baseados na via térmica são os chamados “de alta temperatura”. As centrais deste tipo mais propagadas são as termoelétricas de receptor central. Estas constam de uma ampla superfície de helióstatos, ou seja, de grandes espelhos sustentados por suportes, que refletem a radiação solar e a concentra em um pequeno ponto receptor, que habitualmente está instalado em uma torre.

Os raios solares são concentrados e refletidos sobre a caldeira que se encontra na torre. Nela, o calor da radiação solar é absorvido por um fluido térmico (água, ar, sais fundidos) que é conduzido por meio de um circuito primário para um gerador de vapor. Nele troca calor e vaporiza um segundo fluido que circula por um circuito secundário (água), que aciona as palhetas do grupo turbina - alternador para gerar energia elétrica.

O fluido do circuito secundário é posteriormente condensado para repetir o ciclo. O fluido do circuito primário volta para a caldeira e repete também o ciclo. O helióstato move-se seguindo a ordem de um controlador central para que em todo momento se encontre na posição correta para captar a radiação solar.

Entre as instalações solares de alta temperatura cabe citar também as centrais solares em discos parabólicos. Nelas, a figura geométrica das superfícies refletivas é a de um parabolóide de revolução.

Nos sistemas solares a luz transporta energia em forma de um fluxo de fótons. Quando estes incidem em determinado tipo de matéria (semicondutores) e sob certas condições, a energia luminosa se converte em elétrica.

No caso das centrais eólico-solares, a radiação incide sobre uma cobertura que esquenta o ar contido em seu interior mediante o efeito estufa. O ar quente pesa menos que o frio e tende a subir, dirigindo-se para uma chaminé de condução em cujo interior se encontra alojada uma turbina que está associada a um gerador de corrente elétrica.

Transformação natural da energia solar

A coleta natural de energia solar ocorre na atmosfera, nos oceanos e nas plantas da Terra. As interações da energia do Sol, dos oceanos e da atmosfera produzem ventos, utilizados durante séculos para girar os moinhos. Os sistemas modernos de energia eólica utilizam hélices fortes, rápidas, resistentes à intempérie e com desenho aerodinâmico que, quando se unem a geradores, produzem eletricidade para usos locais e especializados ou para alimentar a rede elétrica de uma região ou comunidade.

Quase 30% da energia solar que alcança a superfície exterior da atmosfera é consumida no ciclo da água, que produz a chuva e a energia potencial das correntes das montanhas e dos rios. A energia que estas águas em movimento geram ao passar pelas turbinas modernas chama-se energia hidrelétrica.

Os oceanos representam um tipo natural de coleta de energia solar. Como resultado de sua absorção são geradas variações de temperatura. Quando há grandes massas a diferentes temperaturas, os princípios termodinâmicos predizem que se pode criar um ciclo gerador de energia que extrai energia da massa com maior temperatura, e transferem uma quantidade à massa com temperatura menor. A diferença entre estas energias se manifesta como energia mecânica, ao mover uma turbina que pode conectar-se a um gerador para produzir eletricidade. Estes sistemas, chamados sistemas de conversão de energia térmica oceânica (CETO), requerem enormes trocadores de energia e outros aparelhos no oceano para produzir potências da ordem de megawatt.