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Cap. 11 Eletricidade de Fontes Solares, Eólicas e Hídricas 333 11. Quais são os principais avanços obtidos na tecnologia de energia eólica? Examine o texto sobre turbinas de vento da página 346. Estime a produção de energia por km 2 de uma fazenda de ventos com máquinas de vento do eixo horizontal de 100-200 kW. 12. Que locais de sua região geográfica poderiam ser adequados para a instalação de turbinas de vento? Como você avalia o potencial para a utilização de energia eólica em sua região? Que tipo de utilização de tecnologias eólicas está em curso em sua região? 13. Liste algumas das razões pelas quais a capacidade de energia eólica está crescendo 30% ao ano na Europa. 14. Investigue os atuais preços de módulos FV e de células individuais. Quanto isso representa em custo por quilowatt? 15. Qual é a maior usina hidrelétrica atualmente em operação no mundo? PROBLEMAS 1. Se uma célula solar comercial com uma produção máxima de 2 ampères a 0,5 V custa US$ 30, qual será o custo por quilowatt-pico de uma usina FV? 2. Nós analisamos uma "fazenda" de células solares para a conversão dos raios solares em energia elétrica. Se as células solares utilizadas tivessem uma eficiência de 10%, qual seria a área de terreno necessária para se produzir 1.000 MW? Pressuponha que a insolação média é de 500 W/m 2 . 3. Um módulo de células solares disponível no mercado gera 3 V e 0,1 A, medindo 5 cm por 8 cm. Que tamanho deve ter uma estrutura para gerar 40 W? 4. Qual seria a produção máxima esperada de uma turbina de vento com diâmetro de lâminas de 20 pés exposta a ventos de 15 mph? 5. Um curso d'água com uma vazão de 12 kg/s tem uma queda de 4 m. Qual é a produção máxima de energia que se pode obter deste curso d'água? 6. Quantos m 2 de FV seriam necessários para fornecer 1 kW (aproximadamente 1/3 da energia necessária para que uma pessoa tenha um mínimo de saúde e conforto) a cada um dos 6 bilhões de habitantes do planeta? Se estas células forem de silício cristalino de 200 mícrons de espessura (200 X 10- 6 m), qual seria a massa mínima de silício necessária para se realizar a empreitada? (Densidade do silício = 2.330 kg/m 3 .) 7. Se a taxa de crescimento, nos Estados Unidos, da utilização de energia eólica se mantiver em 22% ao ano, quando ela será responsável pelo abastecimento de 5% das atuais demandas de eletricidade do país? ATIVIDADES POSTERIORES 1. Um exemplo simples de um moinho de vento foi apresentado no Capítulo 2. Foi dado um padrão para sua construção. Que tal colocar este padrão em prática e construir um modelo deste moinho? 2. O artefato seguinte pode ser utilizado para medir a velocidade do vento. Você vai precisar de um transferidor, um pouco de linha de pesca e uma bola de pinguepongue. Verifique a curva de calibração pedindo a um amigo para ele segurar o artefato do lado de fora da janela de um carro enquanto você dirige a diferentes velocidades e anotar o ângulo que a linha de pesca faz.
334 Energia e Meio Ambiente 3. Células solares podem ser conectadas para produzir uma quantidade de energia suficiente para acender uma pequena lâmpada, e podem ser adquiridas em locais como a Radio Shack ou a Edmond Scientific Co. (em Nova Jersey). Células individuais podem ser conectadas em série para gerar a produção desejada. Cada célula produz aproximadamente 0, 45 V. A corrente produzida (sob insolação intensa) será de aproximadamente 0,1 A/cm 2 . Se as células não estiverem envoltas em plástico e com os fios já soldados, alguém terá que fazer isso. Para conectar as células em série, é necessário soldar um fio ligando o pólo positivo de uma célula ao pólo negativo da outra. A extremidade do fio pode ser conectada em um parafuso com porca fixo a uma placa de madeira. Para proteção, um pedaço de Lucita para cobrir as células pode ser colado no topo da placa. (Não faça muita pressão sobre a Lucita, pois as células são frágeis.) a Fios podem ser conectados a duas células solares dispostas em série para gerar uma produção de quase 1 V. (b) Você deve tomar cuidado quando estiver soldando as frágeis
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