Na busca por uma vida mais saudável milhares de pessoas frequentam academias esportivas com objetivos variados, perderem peso, ficarem musculosos, fazerem fisioterapia ou apenas se exercitarem.
Essa energia gasta em academias pelos usuários simplesmente se “perde” no
ambiente em forma de calor, entretanto, boa parte dessa energia pode ser recuperada por bicicletas ergométricas, pedaladeiras e elípticos, Figura 19.
Fonte: adaptado de Rounsevell; Shubert; Snitowsky; Wong (2009) Figura 19 – da esquerda para direita, bicicleta, pedaladeira e elíptico
Tais aparelhos ajudam a queimar calorias e melhorar a função muscular através de movimentos giratórios repetitivos e periódicos com diferentes graus de resistência, sendo portanto ótimos geradores de energia elétrica.
Em 2007, várias academias de ginastica em todo o mundo começaram a utilizar a energia motriz humana para gerar energia elétrica; uma das pioneiras foi a academia
bicicletas ergométricas iluminavam uma parte do ginásio. Alguém se exercitando uma hora por dia pode gerar, ao final de um ano, 18 kWh de energia elétrica (HAJI; LAU; AGOGINO, 2010), Figura 20.
Fonte: Vgaphoto (2008)
Figura 20 – Academia Califórnia em Hong Kong
Uma empresa do Texas, a Henry Works, criou um sistema chamado Human Dynamo, esse sistema utiliza quatro bicicletas conectadas a um único alternador, Figura 21. Este projeto foi implementado pela primeira vez numa academia em Portland no final de 2008 por uma academia chamada Green Microgym.
O conjunto de bicicletas gera energia a uma taxa média de 400 W. Além desse conjunto de bicicletas a academia conta também com diversos aparelhos geradores de energia, dentre eles esteiras e elípticos. Com o aproveitamento da energia gasta pelos clientes a academia economiza cerca de 30% do gasto total (ROUSEVELL; SHUBERT; SNITOWSKY; WONG, 2009).
Com o slogan “Eletrifique seu treinamento” uma academia em Nova Iork
chamada New York Sports Club lançou em 2010 bicicletas ergométricas com um sistema chamado Green Revolution. Vinte pessoas pedalando durante uma aula de spinning de 1h geram 3kWh e no mes, com quatro aulas diárias, somam 300kWh, Figura 22, ou seja, aproximadamente a energia necessária para iluminar uma casa durante 6 meses; enquanto os alunos que estão na aula de spinning estão pedalando, uma árvore de vidro que fica atrás do instrutor mede a intensidade de energia gerada
no momento, Figura 23 (KIOSKEA, 2010). O custo de instalação de cada bicicleta com seu sistema elétrico é cerca de 2000 reais (MUNIZ, 2010).
Fonte: Environmentalgraffiti (S/D) Figura 21 – sistema gerador de energia
Fonte: Santos (2010) Fonte: Santos (2010)
Figura 22 – sala de spinning Figura 23 – mostrador da energia gerada
Esses geradores embutidos nesses aparelhos podem ser tanto de corrente alternada (alternadores) quanto de corrente contínua (dínamos). Os dois modelos de
geradores funcionam baseados no mesmo princípio, no da indução de tensão quando se faz variar o fluxo magnético através de bobinas.
A escolha é feita em função do objetivo do aparelho. Pode-se ter o gerador de corrente alternada CA com a posterior retificação para CC antes de passar por um controlador de carga que fecha ou abre o circuito conforme o sistema de baterias for descarregando. Isto faz com que não haja sobrecarga na bateria (TESSMER, 2009).
Entretanto, pode-se gerar energia com um gerador em CC ligando as tensões individualmente produzidas em série em série de maneira a dar uma tensão elétrica maior e depois colocar um conversor CC-CA e devolver a energia para a rede elétrica.
Outra alternativa seria gerar em CA pois o gerador de CA trifásico de ímã permanente pois bem eficiente e como o motor não possui escovas tem baixo índice de interferência magnética (EMI). Atinge altas velocidades, apresenta altos torques e uma de suas notórias qualidades é o fato de ser relativamente menor e ocupar menor espaço (MENDONÇA, 2008).
As máquinas elípticas são as mais adequadas para serem adaptadas para geração de energia em academias pois tem um desenho e uma movimentação que favorece a variação de fluxo magnético no seu interior, entretanto é difícil atingir altas velocidades de giro como na bicicleta. Estudos comprovaram que um ser humano pode gerar 100 W de potência utilizando o elíptico por uma hora com um coeficiente de conversão de 0,85, (DEAN, 2008). Portanto, o mesmo gera 0,85 kWh de energia quando usado por uma hora.
O custo de instalar um aparelho elíptico para gerar energia elétrica é de 1120 reais e a vida média desses aparelhos que geram energia em geral são de 6 anos (HAJI; LAU; AGOGINO, 2010).
Sabe-se que uma pessoa pode gerar uma energia de 0,1 kWh por hora pedalando a 70 rpm, frequência de giro perfeitamente aceitável (ROUSEVELL; SHUBERT; SNITOWSKY; WONG, 2009).
Para o caso da bicicleta, ao analisar informações de vários protótipos acima citados foi possível concluir que a média de geração de energia elétrica é de 0,1 kWh.
Será feita uma estimativa no tempo de retorno do dinheiro gasto para a instalação de uma bicicleta e um elíptico para isso será considerado que:
x a energia gerada pelos aparelhos será economizada e portanto não será comprada da concessionária local.
x o valor da economia anual será igual ao valor total de energia gerado ao ano em kWh vezes o valor da tarifa paga pelo kWh, nesse caso 0,33 reais/kWh (EDP, 2011).
x o preço médio para instalação de uma bicicleta regeneradora de energia é de 2000 reais por bicicleta, tal qual foi o custo para a academia situada em Nova York e o custo de instalação para elípticos de 1120 reais por aparelho.
x ao se utilizar a bicicleta por uma hora gera-se 0,1 kWh e o elíptico 0,85 kWh.
x os aparelhos fiquem em uso 6 horas por dia, 5 dias por semana, 4 semanas ao mês, 12 meses por ano, portanto, horas funcionando por ano foram:
6 x 5 x 4 x 12=1440h Geração de energia na bicicleta = 1440 x 0,1 = 144 kWh
Economia anual com a bicicleta = 144 kWh x 0,33reais/kWh ~ 50 reais Tempo de retorno do investimento = 2000reais/50reais/ano = 40 anos Geração de energia no elíptico = 1440 x 0,85 = 123 kWh
Economia anual com o elíptico = 123 kWh x 0,33reais/kWh = 41 reais Tempo de retorno do investimento = 1120reais/41reais/ano = 27 anos
Ao se analisar estes dados conclui-se que investir em máquinas que geram energia elétrica em academia não é viável economicamente pois o investimento por máquina é relativamente alto, o retorno é demorado e o tempo médio de vida útil de uma máquina dessas é de 6 anos.
Entretanto, pode ser que o comprador destas máquinas consiga um desconto considerável ao comprar muitas máquinas, o que diminuiria o tempo de retorno do investimento.
Embora o investimento inicial seja muito caro e o retorno demorado há de se pensar em dividir a economia mensal de energia por todos que frequentam a academia e diminuir esse valor da mensalidade paga pelos clientes, sendo assim mais pessoas
começariam a frequentar a academia, teria mais geração de energia e o payback não seria tão demorado.
Também deve se levar em consideração o fato de haver um aumento do número de clientes em academias em função de as pessoas se entusiasmarem em saber que ao mesmo tempo em que se exercitam também estão gerando energia elétrica, inclusive este fato poderia fazer as pessoas se interessarem pela questão, e quem sabe usarem aparelhos que geram mais energia, ou deixarem de usar aqueles aparelhos que gastam muita energia.
Muitas das instalações recreativas que têm aparelhos de ginástica adaptados para aproveitar a energia gerada em academias alegam investir não para os benefícios económicos, mas para as sociais (HAJI; LAU; AGOGINO, 2010).
2.8 APROVEITAMENTO DA ENERGIA DE SUBIDA E DESCIDA DE