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

Carro elétrico movido à energia termoambiente

Última atualização em 16/09/2019

Neste artigo, você vai conhecer uma das principais aplicações do Gerador Termoambiente.

Carro elétrico movido a calor ambiente

Num futuro muito próximo, os automóveis elétricos serão equipados com Gerador Termoambiente que converterá a energia térmica do ar, em eletricidade, para alimentar seus motores.

Diferentemente dos carros elétricos atuais, os novos carros elétricos não precisarão parar para recarregar suas baterias. Especialmente durante o verão, a energia extraída do ar ambiente será suficiente para fornecer 100% da eletricidade que o carro precisa para se locomover.

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 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, à gasolina (item 2), que será ativado automaticamente nos momentos em que o ar ambiente estiver muito abaixo de 0°C. Sua função é fazer com que o fluido trocador de calor seja mantido na temperatura mínima necessária para o perfeito funcionamento do gerador.

  4. O gerador termoambiente (item 3) funciona explorando, de uma forma inovadora, 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 à 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 frontal 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 de um aquecedor reserva, à gasolina.

Além da energia deste carro ter custo zero, o mais importante é que ele não adiciona calor ao meio ambiente ou poluição à atmosfera, reduzindo assim o aquecimento global.

Saiba como funciona o Gerador Termoambiente.

Autor: Valvim M Dutra

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