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Projeto de Energia Termoambiente - Conversão de calor ambiente em energia elétrica

Carro elétrico movido à energia termoambiente

Última atualização em 15/07/2019

Neste artigo, você vai conhecer uma das principais aplicações do Gerador Termoambiente que está sendo desenvolvido por um pesquisador brasileiro.

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 alimentar seus motores.

Diferentemente dos carros elétricos atuais, os novos carros elétricos não precisarão de baterias recarregáveis. Em regiões onde a temperatura ambiente é igual ou maior que 0°C, o calor ambiente será suficiente para alimentar os carros sem a necessidade de qualquer outra fonte de energia. Mas, se a temperatura ambiente for muito inferior a 0°C, um aquecedor reserva suplementará o calor necessário usando energia química da gasolina. Durante o verão, no entanto, a energia gerada a partir do ar ambiente será suficiente para fornecer 100% da energia que o carro precisa para se mover.

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

  1. O motor de combustão interna 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 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 reserva, a combustível, (gasolina ou etanol) (item 2) que será ativado automaticamente nos momentos em que o ar ambiente estiver abaixo de 0°C. Sua função é fazer com que o fluido trocador de calor, que circula entre o extrator e o gerador, seja mantido na temperatura mínima necessária para o perfeito funcionamento do gerador.

  4. O gerador termoambiente (item 3) funciona explorando, de uma forma muito especial, o fenômeno termoelétrico denominado Seebeck. O gerador converte o calor do ambiente em energia elétrica e alimenta o motor e outras partes elétricas do carro.


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 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 básica 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;
ΔT=
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 por segundo.

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

Adequando a equação básica da Calorimetria em função de ΔT, 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.

O mais importante de tudo é que este carro não irá adicionar calor ao ambiente, nem adicionar poluição à atmosfera. Todo o planeta se beneficiará dessa nova tecnologia verde, especialmente o meio ambiente.

Saiba como funciona o Gerador Termoambiente.

Autor: Valvim M Dutra

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