Energia Termoambiente Valvim
Projeto de Energia Termoambiente - Geração de energia elétrica a partir do calor ambiente

Carros elétricos movidos a calor ambiente - Inovação tecnológica

Última atualização em 11/01/2017

Carro elétrico movido a calor ambiente

Num futuro muito próximo, os automóveis serão impulsionados por motores elétricos movidos a energia termoambiente. Os automóveis retirarão calor (energia térmica) do ar atmosférico e o converterão em energia elétrica para girar seus motores.

Diferentemente dos carros elétricos atuais, os novos carros elétricos não necessitarão de baterias recarregáveis. Em regiões onde a temperatura ambiente for igual ou maior que 6°C, o calor ambiente será suficiente para alimentar os automóveis sem a necessidade de qualquer outra fonte de energia. Mas, se a temperatura ambiente for menor que 6°C, um aquecedor complementará o calor necessário utilizando energia química da gasolina, etanol ou gaz natural.

Caso a temperatura ambiente esteja negativa e ative automaticamente o aquecedor a gasolina, ainda assim, o consumo de gasolina será três vezes menor que o consumo dos motores à explosão. Se, no entanto, a temperatura ambiente estiver acima de 6°C, o consumo de gasolina será zero. Nessa situação, a energia termoambiente, extraída do ar atmosférico, será suficiente para fornecer 100% da energia que o automóvel necessita.

O novo sistema, de propulsão elétrica, funcionará da seguinte maneira (veja figura 1):

  1. O motor a explosão será substituído por um motor elétrico (item 4).

  2. No lugar do radiador, será colocado um extrator de calor (item 1) com estrutura física semelhante ao radiador, porém com finalidade oposta. Ou seja, ao invés de lançar calor na atmosfera, o extrator vai sugar o calor do ar atmosférico frontal e enviá-lo para o gerador elétrico termoambiente. O gerador, por sua vez, converterá o calor em eletricidade e alimentará o motor do automóvel.

  3. Entre o extrator de calor e o gerador existirá um aquecedor a combustível (gasolina, etanol ou gaz natural) (item 2) que será ativado automaticamente nos momentos em que o ar ambiente estiver abaixo de 6°C. Sua função é fazer com que o fluido trocador de calor, que circula entre o extrator e o gerador, seja mantido em no mínimo 6°C para o perfeito funcionamento do gerador.

  4. O gerador elétrico termoambiente (item 3) funciona explorando, de uma forma muito especial, os fenômenos termoelétricos denominados Seebeck e Peltier. O gerador consegue converter energia térmica ambiente em energia elétrica com um rendimento energético excepcional.

  5. Após converter a energia termoambiente em energia elétrica, o gerador alimenta o motor elétrico e as demais partes eletroeletrônicas do automóvel.


Um automóvel popular, do tipo 1.6 cc com 106 cv, por exemplo, produzirá uma queda de 5,3°C na temperatura do ar que passa pelo extrator de calor. A extração dessa equivalente quantidade de calor é suficiente para gerar os 106 cavalos (78 kW) utilizados pelo automóvel. Os cálculos mostrados abaixo foram feitos considerando o automóvel se deslocando a 80 km/h.

Vamos utilizar a equação de vazão mássica e a Equação Fundamental da Calorimetria para calcular a queda de temperatura necessária a obtenção dos 106 cv de potência.

Onde:
m=
massa do ar que passa pelo extrator de calor em g/s;
ρatm=
massa específica do ar atmosférico = 1,225 kg/m3
Var=
velocidade do ar no extrator de calor. 80km/h = 22,2m/s;
Aext=
área de entrada de ar no extrator: 0,90 x 0,60 = 0,54m2.
Q=
quantidade de calor em calorias;
c=
calor específico do ar atmosférico = 0,24 cal/g.°C;
Δθ=
variação de temperatura em graus Celsius;

Sabendo que 1 cv = 735,45 W, e que 1 W = 0,23884 cal/s, então: 106 cv = 106 x 735,45 x 0,23884 = 18.619,417 cal. Logo, para fins do nosso cálculo, Q = 18.619,417 cal.

Calculando a massa de ar m que passa pelo extrator de calor a cada segundo, temos;

Adequando a Equação Fundamental da Calorimetria em função de Δθ, e efetuando o cálculo, temos:


Conforme demonstrado acima, ao retirarmos energia térmica equivalente a 5,3°C, do ar que passa pelo extrator de calor, obtemos energia suficiente para alimentarmos os 78 kW (106 cv) do automóvel de exemplo. Isso torna esse carro autossuficiente em regiões de clima tropical. Nas regiões frias, onde não for possível extrair 5,3°C do ar ambiente, o automóvel funcionará com a complementação de energia térmica procedente da gasolina.

Conheça a estrutura do Gerador Elétrico Termoambiente - parte 1.

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Autor: Valvim Dutra

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