Na física, a energia é uma quantidade observada indiretamente. Muitas vezes é entendido como a capacidade que um sistema físico tem de realizar trabalho em outros sistemas físicos. Como o trabalho é definido como uma força que atua através de uma distância (um comprimento de espaço), a energia é sempre equivalente à capacidade de exercer puxões ou empurrões contra as forças básicas da natureza, ao longo de um caminho de determinado comprimento.
Energia sustentável é o fornecimento de energia que atende às necessidades do presente sem comprometer as necessidades das gerações futuras. As fontes de energia sustentáveis são mais frequentemente consideradas como incluindo todas as fontes de energia renováveis , como hidroeletricidade , energia e energia solar , energia eólica , energia das ondas, energia e energia geotérmica , combustível e energia de biomassa e energia das marés. Geralmente também inclui tecnologias que melhoram a eficiência energética .
Embora muitos projectos de energias renováveis sejam de grande escala, as tecnologias renováveis também são adequadas para zonas rurais e remotas, onde a energia é muitas vezes escassa, mas crucial para o desenvolvimento humano. A partir de 2011, pequenos sistemas solares fotovoltaicos (PV) forneceram electricidade a alguns milhões de famílias e as micro-hídricas configuradas em mini-redes serviram muito mais. Mais de 44 milhões de famílias utilizam biogás produzido em digestores domésticos para iluminação e/ou cozinha , e mais de 166 milhões de famílias dependem de uma nova geração de fogões de biomassa mais eficientes .
Conteúdo
- 1 Tipos
- 2 História
- 3 Medição e unidades
- 4 Definição
- 5 Formas de energia
- 6 Problemas com geração centralizada de energia
- 7 GreenIT (data centers verdes)
- 8 Lar inteligente
- 9 Mais Casa de Energia
- 10 Rede Inteligente
- 11 Usina nuclear
- 12 Fontes de energia naturais
- 13 Economize energia
- 14 Futuro da Energia
- 15 Desperdício de energia
- 16 Termodinâmica e transferência de calor
- 17 Veja também
- 18 links externos
- 19 Referências
Tipos
História
A palavra energia deriva do grego antigo: ἐνέργεια energeia “atividade, operação”, que possivelmente aparece pela primeira vez na obra de Aristóteles no século IV aC. Em contraste com a definição moderna, energeia era um conceito filosófico qualitativo, suficientemente amplo para incluir ideias como felicidade e prazer.
No final do século XVII, Gottfried Leibniz propôs a ideia do latim: vis viva, ou força viva, que definia como o produto da massa de um objeto e sua velocidade ao quadrado; ele acreditava que a vis viva total era conservada. Para explicar a desaceleração devido ao atrito, Leibniz teorizou que a energia térmica consistia no movimento aleatório das partes constituintes da matéria, uma visão compartilhada por Isaac Newton, embora demorasse mais de um século até que isso fosse geralmente aceito. O análogo moderno desta propriedade, a energia cinética, difere da vis via apenas por um fator de dois.
Em 1807, Thomas Young foi possivelmente o primeiro a usar o termo “energia” em vez de vis viva, no seu sentido moderno. Gustave-Gaspard Coriolis descreveu a "energia cinética" em 1829 em seu sentido moderno e, em 1853, William Rankine cunhou o termo "energia potencial". A lei da conservação da energia também foi postulada pela primeira vez no início do século XIX e aplica-se a qualquer sistema isolado. Discutiu-se durante alguns anos se o calor era uma substância física, apelidada de calórico, ou apenas uma quantidade física, como o momento. Em 1845, James Prescott Joule descobriu a ligação entre o trabalho mecânico e a geração de calor.
Esses desenvolvimentos levaram à teoria da conservação da energia, formalizada em grande parte por William Thomson (Lord Kelvin) como o campo da termodinâmica. A termodinâmica ajudou no rápido desenvolvimento de explicações de processos químicos por Rudolf Clausius, Josiah Willard Gibbs e Walther Nernst. Também levou a uma formulação matemática do conceito de entropia por Clausius e à introdução das leis da energia radiante por Jožef Stefan. Segundo o teorema de Noether, a conservação da energia é consequência do fato de as leis da física não mudarem com o tempo. Assim, desde 1918, os teóricos entendem que a lei da conservação da energia é a consequência matemática direta da simetria translacional da quantidade conjugada à energia, nomeadamente o tempo.
Medição e unidades
A energia, assim como a massa, é uma quantidade física escalar. O joule é a unidade de medida de energia do Sistema Internacional de Unidades (SI). É uma unidade derivada de energia, trabalho ou quantidade de calor. É igual à energia despendida (ou trabalho realizado) na aplicação de uma força de um newton através de uma distância de um metro. No entanto, a energia também é expressa em muitas outras unidades, como ergs, calorias, Unidades Térmicas Britânicas, quilowatts-hora e quilocalorias, por exemplo. Sempre há um fator de conversão para a unidade SI; por exemplo; um kWh equivale a 3,6 milhões de joules.
A unidade SI de potência (energia por unidade de tempo) é o watt, que é simplesmente um joule por segundo. Assim, um joule é um watt-segundo, então 3600 joules equivalem a um watt-hora. A unidade de energia CGS é o erg, e a unidade imperial e habitual dos EUA é o pé-libra. Outras unidades de energia, como o elétron-volt, a caloria alimentar ou a kcal termodinâmica (com base na mudança de temperatura da água em um processo de aquecimento) e o BTU, são utilizadas em áreas específicas da ciência e do comércio e possuem fatores de conversão de unidades que as relacionam ao joule.
Como a energia é definida como a capacidade de realizar trabalho sobre objetos, não existe uma medida absoluta de energia. Apenas a transição de um sistema de um estado para outro pode ser definida e, portanto, a energia é medida em termos relativos. A escolha de uma linha de base ou ponto zero é muitas vezes arbitrária e pode ser feita da maneira que for mais conveniente para um problema. Por exemplo, no caso da medição da energia depositada pelos raios X, conforme mostrado no diagrama anexo, convencionalmente a técnica mais frequentemente utilizada é a calorimetria. Trata-se de uma técnica termodinâmica que se baseia na medição da temperatura por meio de um termômetro ou da intensidade da radiação por meio de um bolômetro.
Densidade de energia é um termo usado para designar a quantidade de energia útil armazenada em um determinado sistema ou região do espaço por unidade de volume. Para combustíveis, a energia por unidade de volume é por vezes um parâmetro útil. Em algumas aplicações, comparando, por exemplo, a eficácia do combustível hidrogénio com a gasolina, verifica-se que o hidrogénio tem uma energia específica mais elevada do que a gasolina, mas, mesmo na forma líquida, uma densidade energética muito menor.
Definição
Energia é a energia necessária para realizar qualquer tipo de trabalho. Mais energia significa maior duração de trabalho e mais potência para trabalhar.
A energia pode ser obtida por fontes naturais e criada artificialmente.
Formas de energia
A energia é fundamental para a sociedade moderna e é fornecida através de:
- Combustíveis fósseis : uma forma de energia armazenável que causa poluição e alterações climáticas ; também os combustíveis fósseis são limitados
- Energia renovável da natureza, nomeadamente energia solar , eólica , geotérmica , das ondas e das marés . Normalmente são mais caros no início, mas muito mais sustentáveis , mais limpos e com menor risco para o meio ambiente. Os custos variam muito e muitas tecnologias específicas estão em desenvolvimento.
- Biocombustíveis : uma forma de energia armazenável que é isenta de emissões ou quase isenta de emissões.
- A energia nuclear , que é uma forma de energia armazenável e sem emissões, mas acarreta riscos (dependendo da forma de energia nuclear -ou seja, através da fissão nuclear ou da fusão nuclear-).
- Energia humana – por exemplo , andar de bicicleta para transporte, que traz benefícios para a saúde, mas que representa um grande fardo se for utilizado para toda a energia necessária.
- Poder animal - (veja as páginas em Categoria:Poder animal ). Isto ainda é usado nos países em desenvolvimento, mas é relativamente caro em termos de ração utilizada e tempo necessário para cuidados.
Para informações mais específicas sobre energia, navegue na categoria ou portal de energia .
Problemas com geração centralizada de energia
"É experiência da maioria dos países em desenvolvimento que a energia produzida através de centrais térmicas, hidroeléctricas e nucleares centralizadas raramente flui para as zonas rurais onde vive a maior parte da população. Uma distribuição típica para essa produção centralizada de energia é de cerca de 80% para a indústria urbana ( baseado em tecnologia ocidental intensiva em energia), cerca de 10% para consumo doméstico urbano e apenas cerca de 10% para áreas rurais." - CERES: A Revisão da FAO sobre o Desenvolvimento, Março-Abril de 1976
O conceito de geração de energia distribuída ou descentralizada está a ser cada vez mais implementado à medida que muitas fontes de energia renováveis em pequena escala são instaladas. À medida que a energia necessária é disponibilizada perto do local onde é necessária, há menos perdas de energia através da transmissão, o que resulta da resistência das linhas de energia. Além disso, a paisagem é menos afetada visualmente pelas linhas de fornecimento de energia ou pelos gasodutos.
A energia descentralizada é muito mais fiável, enquanto um sistema energético centralizado é muito vulnerável a catástrofes naturais ou ao terrorismo. Outro benefício é o facto de as famílias já não dependerem dos “Gigantes da Energia” quando utilizam energia fornecida localmente.
GreenIT (data centers verdes)
Green IT (tecnologia da informação verde) é a prática de computação ambientalmente sustentável. A TI Verde tenta minimizar o impacto negativo das operações de TI no meio ambiente. Os motivos por trás das práticas de TI verde incluem a redução do uso de materiais e a maximização da eficiência energética. Muitos departamentos de TI corporativos têm iniciativas de computação verde para reduzir o impacto ambiental de suas operações de TI.
O problema
Nos últimos anos, o número de novos data centers aumentou enormemente, o que está relacionado com a disseminação da Internet. A motivação é construir designs de servidores eficientes que reduzam os custos de energia. Por exemplo, o data center do Google consome 100 MW de energia, o que seria suficiente para abastecer uma pequena cidade. Tem 12 campos de futebol e contém aproximadamente 100 mil servidores. Cada um desses servidores custa cerca de US$ 50 por mês sem os custos de resfriamento.
O que é o Data Center Verde?
- Reduza o custo de execução de servidores
- Reduza o número de servidores
- Mesclar sistemas
- Reduza os custos de refrigeração
- Use design verde e energia verde
Comprar/projetar servidores com eficiência energética
- Melhor hardware, melhores fontes de alimentação
- DC é mais eficiente em termos energéticos do que AC
- Gerencie melhor seus servidores!
- Gerenciamento inteligente de energia
- Desligue os servidores quando não estiverem em uso
- Virtualização => pode mover aplicativos
Lar inteligente
Casa inteligente é um sistema para controlar o consumo de energia na casa de todos por meio de sistemas automatizados e funk. A ideia das casas inteligentes é aumentar a qualidade de vida e melhorar o uso da energia. Isto será conseguido com automação residencial em rede, eletrodomésticos e sistemas de entretenimento.
Pela técnica de automação residencial você é capaz de regular, por exemplo, a luz e o aquecimento em tempo hábil e conforme necessário. As persianas podem ser puxadas para cima e para baixo pela incidência de luz. A luz, o ar condicionado e outros dispositivos podem ser ligados e desligados quando o sistema regista se há alguém na sala ou não. Através dos smartphones você pode, por exemplo, ligar o aquecedor uma hora antes de chegar em casa. Então ainda está quente, mas o aquecedor não fica ligado o dia todo. Caso contrário, você poderá programar dispositivos domésticos, por exemplo, uma máquina de café que faz café todas as manhãs quando você acorda.
Com todas estas funções você pode economizar até 40% de energia.
Por que você deve usar uma casa inteligente?
- É seguro
- Fácil de instalar
- Fácil de manusear: via smartphone, controle remoto, tablet ou PC.
- Está disponível em qualquer lugar. (Mesmo com uma empresa de fornecimento de energia diferente, não apenas com a RWE na Alemanha)
- O consumo pode ser visualizado claramente
- Inteligente e personalizado
Mais Casa de Energia
O que é uma Casa Plus Energy? Como o nome já diz, é uma casa que produz mais energia do que a necessária. O que acontece com a energia adicional?
Você pode oferecer energia à indústria alimentando-a de volta na linha de energia. Assim você produz sua própria energia para uso próprio e com o restante pode ganhar algum dinheiro. Você é independente da linha de energia.
Como funciona? A casa em si foi construída com vidros triplos e isolamento especial. Ao abrir a porta externa, o ar quente será capturado. O ar e os efluentes que saem não saem de casa sem escapar da energia restante. O objetivo para o futuro é fazer uma circulação plena de energia. A principal energia é produzida por sistemas solares e bombas de calor. Mas também existem outras formas de ganhar energia para a casa. Por exemplo, energia eólica. Enquanto isso, você pode obter uma versão pequena para residências particulares.
Rede Inteligente
Uma rede inteligente é uma rede elétrica que utiliza tecnologia da informação para coletar dados e agir de acordo.
A rede inteligente é uma tecnologia moderna que torna a rede elétrica mais eficiente, confiável, segura e verde.
Isto é garantido por uma nova tecnologia de rede modernizada. Sua tecnologia avançada troca as informações sobre a utilização pelo cliente e as envia para a usina.
Beneficiando-se da potência do sistema, a planta é capaz de produzir energia com mais eficiência, mas ainda assim reduzir o custo de produção.
Além disso, esta tecnologia é importante para a inclusão de futuras centrais eléctricas, como sistemas solares e turbinas eólicas, mas especialmente para optimizar a utilização de energia.
A casa inteligente se comunica com a rede inteligente. A base desta tecnologia é o medidor inteligente. Ele mede quanta energia é usada, em tempo real. Se você tiver painéis solares domésticos, também poderá registrar o excesso de energia que você produziu e enviou para a Rede Nacional, se aplicável. [1]
Usina nuclear
Uma usina nuclear é uma usina, ou seja: Um sistema de geração de energia elétrica, que é baseado na energia nuclear.
Consiste principalmente nos seguintes componentes:
Uma usina nuclear é uma usina termelétrica em que a fonte de calor é um reator nuclear. Como é típico em todas as centrais térmicas convencionais, o calor é utilizado para gerar vapor que aciona uma turbina a vapor ligada a um gerador que produz eletricidade.
O reator nuclear inclui uma série de componentes de segurança, em particular um vaso de pressão e uma ou mais barreiras estáveis, bem como um sistema de refrigeração.
Uma turbina a vapor é operada com o auxílio do calor gerado. Após passar pela turbina, o vapor deve ser condensado, geralmente por meio de uma torre de resfriamento e com auxílio de água de rio ou água do mar.
A turbina aciona um gerador para produzir energia elétrica. Através de transformadores, a energia é levada a um nível de alta tensão e transportada através de linhas de alta tensão.
Uma usina de energia também pode consistir em várias unidades de usina que operam normalmente de forma independente. Na verdade, são várias usinas de energia independentes com reatores, turbinas, etc.
Pode haver uma parte do equipamento de segurança que é comumente usado.
As centrais nucleares são, de longe, as principais instalações industriais para a utilização de energia nuclear. Apenas em casos raros um reator nuclear é utilizado para gerar calor para outros fins.
Fontes de energia naturais
A utilização de fontes naturais alternativas de energia é atractiva devido ao preço incerto e à disponibilidade limitada do petróleo, à poluição associada à queima de combustíveis fósseis, às enormes experiências e perigos da energia nuclear e a uma variedade de outras razões. Nos países em desenvolvimento, a primeira razão é de particular importância porque o seu desenvolvimento industrial, ocorrido numa altura em que o abastecimento de petróleo é abundante e de baixo custo, resultou numa maior dependência desta fonte única de energia do que é verdade nos países desenvolvidos, apesar do facto de o os últimos usam quantidades tremendamente maiores. Para países industrializados como os Estados Unidos
Estados-Membros, já existem sistemas energéticos alternativos práticos e economicamente competitivos que poderiam substituir toda a contribuição da energia nuclear para o fornecimento de energia dos EUA. (Nota: Os fogões de aquecimento a lenha [vendendo 1-2 milhões de unidades por ano] ultrapassaram a energia nuclear na contribuição total para o fornecimento de energia dos EUA em 1980!)
Para aplicações a nível de aldeia, existem muitas tecnologias promissoras. As cinco seções a seguir exploram com mais profundidade: sol, vento, água, madeira e biogás. Estas tecnologias são de pequena escala e necessariamente descentralizadas. Esta, mais do que qualquer outra inferioridade técnica, é a principal. razão pela qual as formas anteriores destas tecnologias acabaram por ser preteridas nos países industrializados. Embora estes sistemas não possam ser utilizados de forma muito eficaz para as necessidades energéticas da grande indústria, podem ser bem adaptados às necessidades das aldeias e pequenas comunidades. Podem ser de baixo custo, relativamente simples de construção e manutenção, feitos de materiais disponíveis nas aldeias e pequenas cidades e não poluentes.
Com cada aumento de preços no mundo, diminuindo a oferta de petróleo, as fontes de energia renováveis tornam-se mais atractivas. O fornecimento descentralizado destas fontes de energia renováveis – energia eólica, energia solar, energia hídrica e biocombustíveis – corresponde aos assentamentos descentralizados do Sul rural. Os planeadores e administradores de programas estão cada vez mais convencidos de que estas tecnologias desempenham um papel importante no fornecimento de energia às comunidades rurais .
Economize energia
A energia é um recurso precioso. Se pudermos garantir energia, reduziremos a ejeção de CO2, protegeremos o dinheiro e salvaremos a nossa Terra. Existem alguns passos fáceis para diminuir o consumo de energia em casa.
Eficiência - Preste atenção ao comprar novos dispositivos eletrônicos, como freezer ou lava-louças. Todos esses dispositivos possuem pontuação de eficiência de F a A++++. Vai valer a pena depois de pouco tempo.
Desligar - Se for dormir, desligue todos os dispositivos em vez de colocá-los no modo de espera. Ao não deixar os aparelhos em modo de espera, algumas famílias podem economizar centenas de libras por ano. [2]
Use bonés – Cozinhar é um ótimo hobby. Mas não esqueça de usar tampa nas panelas. Caso contrário, 30% da energia será perdida.
Colocação do freezer - Coloque o freezer onde estiver frio de qualquer maneira, por isso ele não precisa esfriar tanto.
Lavagem - Lave a 40 graus e encha completamente a máquina de lavar. Não use secadora, sua roupa gosta de ar fresco!
Máquina de lavar louça - O mesmo princípio da lavagem. Preencha-o completamente!
Janelas - Não incline as janelas por horas. Melhor abri-los completamente por alguns minutos. Isso reduzirá a energia para aquecimento extremo!
Temperatura ambiente - Se você reduzir a temperatura ambiente apenas em alguns graus, a energia será reduzida em até 10%!
Resíduos - Separe os resíduos. Isso não vai poupar dinheiro, mas você pode economizar 1 quilo de C02 por 1 quilo de papel velho!
Ao seguir apenas alguns desses métodos fáceis, você notará no final do ano que economizou toneladas de energia!
Futuro da Energia
No futuro, os recursos limitados chegarão ao fim, mas os recursos renováveis, como a energia solar, a água e o ar, poderão ajudar.
A energia solar, por exemplo, poderia ser usada no futuro para fazer viagens a outros planetas ou galáxias.
A vela solar é um dos produtos capazes de viabilizar essas viagens. Com ele você pode operar uma nave espacial ou satélite no espaço. Alguns satélites ainda estão trabalhando com isso.
A energia do carvão e do petróleo, por exemplo, “morrerá” no futuro porque estes são dois recursos limitados. Muitas empresas como a E-on, por exemplo, trabalham com energias renováveis rumo ao futuro para um mundo melhor.
A energia nuclear é uma das energias também limitada, mas tem o problema de ainda não sabermos onde guardar o lixo por ela produzido. Alguns países como a Alemanha, por exemplo, querem parar de produzir energia com centrais nucleares nos próximos anos, o que poderia abrir mais espaço para as empresas com tipos de energia renovável se tornarem mais populares.
A energia da água, por exemplo, pode ser armazenada nos meses de verão e à noite num grande vale para ser guardada durante os meses de inverno, onde a energia é mais necessária. Em combinação com a energia solar e eólica, tem um grande futuro.
Os parques eólicos para energia eólica têm duas localizações. Um são parques eólicos em terra e os outros na água. (Existem também algumas turbinas submersas, mas esta é a energia produzida com a força da água.) A maioria das pessoas na Alemanha, por exemplo, não gosta dos parques eólicos em terra porque não parecem bons. Mas a energia eólica é muito eficiente para o futuro em combinação com outras energias.
Outra parte é a queima de biomassa. O que significa que toda substância criada por um animal, planta ou ser humano pode ser vista como biomassa. Resolve o problema de recursos limitados. No entanto, outras questões, como a exaustão (dióxido de carbono) e o espaço limitado na Terra para cultivar alimentos, ainda estão vivas.
Existem também métodos exóticos para criar (ou melhor utilizar) energia, como a energia geotérmica, queima de lixo real. Muitos métodos criarão e melhorarão novas perspectivas.
Desperdício de energia
A energia é uma parte importante de nossas vidas. Mas cada um de nós desperdiçou muita energia em sua vida.
Um exemplo de desperdício de energia é a lâmpada, ela produz luz e com isso também desperdiça calor, que não está em uso. Desde pequenas residências até indústrias, todos desperdiçavam energia.
Existe também a possibilidade de o desperdício de energia ser compensado, por exemplo, o calor residual dos geradores é utilizado para a produção de água quente.
Energia adicional é desperdiçada pelo calor residual dos computadores. Ou o longo tempo de espera dos nossos dispositivos de entretenimento.
Todos nós deveríamos desperdiçar menos. As usinas também desperdiçam energia na forma de eletricidade. As centrais eléctricas alemãs vendem electricidade aos países vizinhos porque a corrente foi produzida em demasia. Porque quanto mais produção não é só a energia, também os recursos naturais são desperdiçados.
Com o qual a energia pode ser regenerada posteriormente.
Estes actuais utilizam, por exemplo, centrais eléctricas de armazenamento reversível, para bombear a água dos rios no alto dos reservatórios, e descarregar à noite para produzir a sua própria electricidade.
Isto demonstra o desperdício de energia na maioria dos países e que não só a energia é desperdiçada, mas também os recursos. Ao poupar os recursos, poderíamos produzir ainda mais energia ao longo de várias décadas.
Termodinâmica e transferência de calor
A termodinâmica faz parte da física e se refere a possíveis projetos que podem ser tratados com calor. O básico são os estudos de manipulação de volume, pressão e temperatura em uma máquina a vapor. Você pode decidir entre sistemas termodinâmicos abertos, fechados e isolados. A energia é tratada com calor e o calor flui entre as partes da máquina a vapor. Um sistema é uma parte dividida do nível termodinâmico.
Um sistema aberto está ligado ao seu ambiente e a matéria e também a energia são mutáveis. Por exemplo, um tubo de ensaio aberto cheio de líquido, o líquido pode ser colocado no tubo ou pode sair do tubo. Além disso, a energia ou o calor podem ser captados do meio ambiente ou podem ser elevados para o meio ambiente.
No sistema fechado não se pode perder matéria. A energia pode chegar ao sistema, mas não pode sair, mas pode sair ou ser registrada. Por exemplo, existe um tubo de ensaio fechado que pode liberar energia, mas não pode sair do sistema.
O último sistema é o sistema isolado que funciona por conta própria e não vai a lugar nenhum, está protegido do meio ambiente e não pode sair ou ser gravado. Ele permanece no ambiente onde está e mantém sua massa.
Existe uma lei dos gases que descreve a relação ideal entre grande pressão, volume, qualidade do combustível e qualidade absoluta. A qualidade do combustível é dada em 'Mol'. Outro tópico é a temperatura que é uma dimensão física e a termodinâmica tem um grande papel nisso. O humano está limitado apenas a sentir a temperatura em seu corpo. por esta razão você tenta usar dispositivos técnicos para medir a temperatura. A temperatura é um tamanho para medir o movimento ou a energia cinética de um sistema.
Veja também
links externos
- Wikipédia:Energia
- Wikipedia:Portal:Energia
- Fóruns de energia alternativa em Permies.com
- Escala Eco Wheaton em Permies.com
- [1]
- [2]