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

O efeito Seebeck e a geração de energia termoelétrica

Última atualização em 07/02/2017

O que é termoeletricidade?

A expressão "termoeletricidade" refere-se originariamente à conversão de energia térmica, em energia elétrica, por intermédio de um efeito Físico descoberto por Thomas Johann Seebeck, em 1821. Em homenagem a ele, este efeito foi batizado de efeito Seebeck. Atualmente, a expressão termoeletricidade é utilizada também para referir-se aos efeitos Peltier, Thomson e, eventualmente, efeito Joule.

O que é efeito Seebeck de forma resumida

O efeito Seebeck, na sua essência, refere-se a conversão de um fluxo de calor em um fluxo de elétrons. Este fenômeno Físico só é perceptível quando juntamos os extremos de dois materiais diferentes (condutores ou semicondutores) formando uma configuração conhecida como "par termoelétrico" ou "termopar". Para criar o fluxo de calor, e observar o fenômeno, é necessário aplicar uma diferença de temperatura entre as duas junções do par termoelétrico. A voltagem elétrica detectada, ou seja, a força eletromotriz resultante, é diretamente proporcional à diferença de temperatura aplicada entre a junção quente e a junção fria. Em outras palavras, o efeito Seebeck transforma energia térmica em energia elétrica, de forma direta.

O que é efeito Peltier

O efeito Peltier funciona de maneira inversa ao efeito Seebeck. Ele converte um fluxo de elétrons em um fluxo de calor estabelecendo, assim, uma diferença de temperatura entre as duas junções do par termoelétrico. Em outras palavras, o efeito Peltier transforma energia elétrica em energia térmica, mas, de uma forma diferente da utilizada pelo efeito Joule. O efeito Peltier é geralmente utilizado para retirar o calor de um ponto, que se deseja resfriar, e transportá-lo para um ponto externo. Exemplo de aplicação: mini-geladeira, ar refrigerado, bebedouro etc. OBS: o mesmo par termoelétrico, utilizado para produzir o efeito Peltier, pode ser utilizado, também, para produzir o efeito seebeck.

Por que o rendimento total do Gerador Elétrico Termoambiente consegue alcançar 100% enquanto as demais máquina térmicas, transformadoras de energia, não conseguem?

Para compreender o rendimento excepcional, do Gerador Elétrico Termoambiente, é necessário um olhar mais profundo sobre o conceito de rendimento energético. Classicamente, o rendimento, ou a eficiência, é calculado dividindo-se a energia de saída (energia útil) pela energia de entrada (energia primária) e convertendo esse quociente em percentual: { η = ( Es/Ee ) x 100% }. Se tomarmos como exemplo um gerador elétrico, movido a diesel, o rendimento será o resultado da divisão entre a energia elétrica útil (de saída), e a energia química do diesel, utilizada no processo. As perdas sob forma de calor, do motor, dos gases de escapamento, do atrito mecânico, magnético, Joule etc, normalmente são lançadas no ambiente. Em geral, o rendimento dos geradores a diesel ficam em torno de 32%. Nesse exemplo, 68% da energia de entrada é desperdiçada (lançada no ambiente) e apenas 32% transforma-se em energia útil.

Agora imagine a seguinte situação, hipotética: esse mesmo gerador elétrico, movido a diesel, foi dotado de um acessório "milagroso" que transforma todas as perdas térmicas em óleo diesel novamente. O Diesel recuperado cai diretamente no tanque de combustível durante o funcionamento do gerador. Nesse caso, qual seria o novo rendimento desse gerador?... Sugiro considerarmos a utilização de dois rendimentos distintos: o primeiro rendimento seria o clássico, baseado em um sistema simples sem considerar o diesel recuperado e que eu o estou chamando de "rendimento primário", nesse caso, 32%. O segundo rendimento, consideraria a ação do acessório "milagroso" e incluiria o diesel recuperado no cálculo também. Este novo formato eu o estou chamando de "rendimento global", e sua fórmula seria assim: Energia de saída + Energia recuperada, dividido pela Energia de entrada, { ηg = (Es+Er / Ee) x 100% }. Neste exemplo teórico, o rendimento global seria de 32+68 dividido por 100, igual a 100%. Apesar de hipotético, cem por cento faz bastante sentido porque nenhuma parte da energia de entrada foi desperdiçada.

O objetivo do exemplo acima é demonstrar que a partir do momento que conseguirmos transformar, as perdas de um processo energético, em energia de entrada (energia primária), o cálculo de rendimento final precisa ser readequado conforme o exemplo sugerido.

Agora considere a seguinte situação: Vamos criar uma máquina para transformar o calor ambiente (energia "termoambiente") em energia elétrica utilizando o efeito Seebeck. Como toda máquina térmica, essa máquina também terá perdas. A diferença primordial, desta para as outras, é que as perdas dessa máquina estarão no formato da energia de entrada (calor ambiente) e, consequentemente, poderão ser reprocessadas infinitas vezes pela própria máquina. Ou seja, no caso da energia termoambiente, não há necessidade de acessórios "milagrosos" para fazer o reprocessamento das perdas. A natureza já provém as perdas no formato da energia primária que é, na verdade, a "matéria-prima" do processo. Por isso, mesmo que o Gerador Elétrico Termoambiente tenha um rendimento primário de apenas 80%, o seu rendimento global será de 100% porque ele reprocessa todas as perdas térmicas automaticamente.

Veja também:
Como funciona o Gerador Elétrico Termoambiente - parte 1

Gerador Elétrico Termoambiente - parte 3.
↓ continuar lendo ↓

Autor: Valvim Dutra

Copyright - A republicação dos artigos deste site é permitida desde que citada a fonte com um link para a página original.

Link Patrocinado
« Artigo anterior: Helicóptero do futuro movido a eletricidade - Tecnologia termoambiente
» Próximo artigo: Energia eólica x energia termoambiente - Vantagens e desvantagens
Menu de Navegação
Projeto de Energia Termoambiente
»
Você está aqui
Artigos do Projeto Termoambiente
Importante: Os anúncios tipo links patrocinados são publicidades externas, automatizadas, e eventualmente podem não refletir os objetivos e ideais deste site.
☰ Menu ⇅
voltar ao topo ↑