s˜ao essencialmente componentes eletrˆonicos e seu custo deve seguir a tendˆencia geral do setor: redu¸c˜ao de custos com o aumento da produ¸c˜ao e o aperfei¸coamento da tecnologia de produ¸c˜ao.
Os sistemas de bombeamento de ´agua baseados em fontes alternativas de energia se mostram competi- tivos em locais onde os insumos energ´eticos s˜ao abundantes (ventos e radia¸c˜ao solar) e as fontes tradicionais de eletricidade inexistem ou s˜ao economicamente invi´aveis. O crescente aumento da eficiˆencia e redu¸c˜ao dos custos destes sistemas s˜ao frutos de um avan¸co tecnol´ogico real e vertiginoso, subjugando a tecnologia a servi¸co do homem e em integra¸c˜ao com o meio ambiente.
7.3.2 Sistemas de energia fotovolt´aica
A energia solar pode ser captada na forma de calor por coletores solares, que a armazenam pelo aquecimento de flu´ıdos (l´ıquidos ou gasosos). A energia solar fotovolt´aica, fruto da convers˜ao direta em eletricidade, ´e contudo, a que tem apresentado o impulso mais not´avel nos ´ultimos anos. O surgimento de uma diferen¸ca de potencial el´etrico nas faces opostas de uma jun¸c˜ao semi-condutora quando da absor¸c˜ao da luz, efeito fotovolt´aico, constitui o princ´ıpio b´asico de funcionamento de uma c´elula fotovolt´aica.
Os sistemas de gera¸c˜ao de energia fotovolt´aica tˆem recebido grande aten¸c˜ao por parte da comunidade t´ecnica internacional e, como conseq¨uˆencia, tˆem sido apontados como uma das grandes oportunidades no setor energ´etico nesta virada de s´eculo. A produ¸c˜ao mundial de pain´eis fotovolt´aicos vem crescendo expressivamente, tendo ultrapassado um total de 120 MW, no ano de 1997. A expectativa ´e que esta forma de gera¸c˜ao de energia el´etrica atinja n´ıveis compar´aveis ao consumo mundial em torno do ano 2010. Este cen´ario aponta na dire¸c˜ao de um grande esfor¸co tecnol´ogico e pol´ıtico, no sentido de reduzir custos, aumentar a eficiˆencia e confiabilidade e promover a gera¸c˜ao da energia el´etrica atrav´es de pain´eis fotovolt´aicos.
7.4
Energia da biomassa
A energia solar ´e um fator essencial para o crescimento e a vida das plantas. A eficiˆencia na utiliza¸c˜ao da radia¸c˜ao solar, pelas culturas, ´e a rela¸c˜ao entre a energia convertida em calorias da mat´eria orgˆanica pela radia¸c˜ao incidente na mesma ´area, durante o mesmo per´ıodo. Dados obtidos no RS indicam que uma cultura comum converte 1% da radia¸c˜ao solar incidente no per´ıodo. Estudos com a fotoss´ıntese, realizados por Monteith e outros pesquisadores, resultou na conhecida equa¸c˜ao emp´ırica:
p = m A T = 1 a + b/I (7.1) onde: p - taxa de fotoss´ıntese
m - massa de carbohidratos em gramas A - ´area foliar em metros quadrados T - per´ıodo em horas.
I - Luminosidade (calorias de luz / m2 /hora ou ly/hora).
b - Parˆametro que tem a dimens˜ao de cal/g e ´e inversamente proporcional `a eficiˆencia quantitativa da fotoss´ıntese.
a - Parˆametro que tem a dimens˜ao m2 hr/g ou (hr/m).(g/m3) respectivamente.
O parˆametro a ´e uma resistˆencia equivalente multiplicada por um ´ındice volum´etrico da densidade do cultivo.
Durante a fotoss´ıntese, a energia solar ´e transformada em energia qu´ımica acumulada pelas plantas. A taxa de fotoss´ıntese depende tamb´em da quantidade de ´agua e nutrientes, al´em de outros fatores, formando um ciclo n˜ao vicioso, mas harmonioso.
No Brasil, a radia¸c˜ao solar m´edia ´e cerca de 5 kWh/m2/dia. Este valor, multiplicado pela ´area de 8512431 km2´e 4.52 x 1013kWh por dia. Supondo-se que apenas 5% da ´area seja aproveitada energicamente, e que a eficiˆencia das culturas seja de 1%, tem-se o impressionante n´umero de 2.13 x 1010 kWh por dia. Conclui-se que o potencial da biomassa ´e praticamente ilimitado, considerando-se que o consumo total ´e muito menor. Entretanto, ´e necess´ario aperfei¸coar o processo de convers˜ao, e reduzir os custos.
A interpreta¸c˜ao correta da equa¸c˜ao 7.1 ´e a base para experiˆencias de obten¸c˜ao da quantidade de biomassa que ´e produzida por cada cultivo em locais quaisquer. A an´alise pode ser estendida para incluir outros fatores. Esta equa¸c˜ao ´e muito ´util para relacionar esp´ecies, regi˜oes, e clima.
Muitos pensadores recomendam que toda pessoa deve plantar no m´ınimo uma ´arvore periodicamente e cuidar dela at´e estar firmemente assentada, e o economista pode demonstrar sem esfor¸cos que a observa¸c˜ao universal desta regra teria como resultado alta taxa de desenvolvimento econˆomico, independente de qual- quer aux´ılio estrangeiro, como por exemplo capital, tecnologia e energia. Os governos podem incentivar escolas, igrejas, presidi´arios, militares, e a comunidade em geral a ocupar as terras ociosas com ´arvores de toda esp´ecie, que al´em dos frutos, fornece a energia para a atividade agro-industrial.
Um dos aspectos mais importantes ´e o efeito esponja, ou a capacidade de reter a ´agua da chuva. Pode- se aproveitar a energia da biomassa para auxiliar na aduba¸c˜ao da pr´opria floresta, com um excedente energ´etico para o homem?
7.4.1 O potencial energ´etico da biomassa
Quando qualquer tecido verde ´e secado, e perde ´agua, o material restante comp˜oe-se principalmente de carbohidratos, como a celulose e a lignina, e em menores quantidades de prote´ına. Se o tecido seco for queimado para ”expulsar” o carbono, hidrogˆenio, oxigˆenio, nitrogˆenio e o enxofre da prote´ına, sobra uma cinza que cont´em elementos minerais. A quantidade de carbohidratos, em gramas, ´e o equivalente energ´etico da biomassa. A percentagem entre seus componentes resultar´a no processo mais adequado de convers˜ao desta para energia para o uso agro-industrial.
As mat´erias orgˆanicas existem em quase todos os lugares. Nem todas s˜ao vi´aveis economicamente. Dentre as mais conhecidas, por suas caracter´ısticas e particularidades, aborda-se neste trabalho as seguintes: a. Lenha - Considera-se galhos e sobras de madeiras. A lenha ´e uma fonte de energia que vem sendo utilizada a bilh˜oes de anos pela humanidade. Infelizmente ´e um recurso limitado, mas que pode ser ampliado quando necess´ario. Entre as suas limita¸c˜oes est˜ao a carˆencia de ´agua em muitas regi˜oes secas, e a falta de motiva¸c˜ao para o plantio de ´arvores nativas.
b. Dejetos de animais - Da limpeza de estrebaria, pocilgas, etc. c. Restos culturais - Desde a prepara¸c˜ao do solo `a colheita.
d. Aguap´e e plantas aqu´aticas - Em tanques ou lagoas de saneamento. A biomassa pode ser empregada em:
a. Alimenta¸c˜ao de pessoas e animais. As necessidades di´arias m´ınimas, de uma pessoa adulta, s˜ao 1500 calorias. As frutas, hortali¸cas e cereais possuem tamb´em todas as vitaminas e prote´ınas essenciais `a vida humana. Um animal alimenta-se em m´edia com quantidade di´aria equivalente a 10 % de seu peso.
b. Constru¸c˜ao de m´oveis e im´oveis. Nas propriedades rurais utiliza-se a madeira bruta para palanques de cerca, constru¸c˜ao de casas e abrigos para animais. As madeiras de lei de melhor esp´ecie aplicam-se para m´oveis. Embora o consumo seja m´ınimo, ´e um dos maiores fatores de desmatamento da Amazˆonia.
c. Convers˜ao energ´etica. Existem dois tipos b´asicos: (a) t´ermicos - combust˜ao direta ou processamento t´ermico; (b) biol´ogicos - digest˜ao anaer´obia ou fermenta¸c˜ao et´ılica.