Atividade experimental Gerando energia elétrica com a luz do Sol

Transcrição

1 Atividade experimental Gerando energia elétrica com a luz do Sol É impossível imaginar o mundo atual sem energia elétrica. Pense em todas as atividades que você realiza em um dia na sua casa; em várias delas você faz uso da energia elétrica: assistir TV, ouvir música no celular, tomar banho, navegar pela internet, enxergar os objetos em seu quarto à noite, entre outras. Assim como em sua casa, o mesmo ocorre em escolas, empresas, pequenas fábricas e grandes indústrias. O desenvolvimento de um país depende fundamentalmente da quantidade de energia que ele pode produzir. No entanto, a produção de energia tem grandes impactos sobre o meio ambiente. No Brasil, grande parte da energia elétrica vem das usinas hidrelétricas. Essas usinas inundam grandes áreas e modificam ecossistemas em torno de rios para a construção das represas. Há também as usinas termelétricas, que queimam combustíveis fósseis para gerar energia. Na Europa e nos Estados Unidos, é muito comum o uso de usinas nucleares para a geração de energia elétrica, porém, o lixo nuclear produzido nessas usinas não pode ser descartado no ambiente. Por esse motivo, muitos pesquisadores têm buscado formas alternativas para a geração de energia elétrica. Dentre as muitas formas atualmente pesquisadas e testadas, a energia solar é uma das mais promissoras. O Sol será fonte de energia inesgotável para a Terra pelos próximos 5 bilhões de anos. Aproveitar essa fonte de energia é fundamental para suprir a crescente demanda energética da sociedade, além de contribuir para a preservação do meio ambiente, pois outras formas mais agressivas podem ser menos utilizadas. Mas como transformar diretamente a energia da luz do Sol em energia elétrica? A transformação da luz em energia elétrica é realizada por dispositivos desenvolvidos especificamente para este fim, denominados painéis fotovoltáicos. A figura ao lado mostra um conjunto de 8 painéis fotovoltáicos. Os painéis fotovoltáicos são produzidos a partir de materiais especiais, denominados semicondutores, muito usados, também, nos chips de computadores. Quando a luz do Sol ou de uma lâmpada entra no painel, a energia da luz é transformada em energia elétrica. Essa energia elétrica pode ser usada para fazer funcionar uma lâmpada, um motor elétrico, um celular, um radar e muitos outros dispositivos que precisam de energia elétrica. No entanto, apesar de seu enorme potencial, essa tecnologia ainda é muito cara para ser usada. Contudo, à medida que as pesquisas vão avançando, materiais mais eficientes vão sendo desenvolvidos e no futuro mais pessoas poderão utilizar os painéis fotovoltáicos. Você poderá observar a transformação da luz em energia elétrica através de um experimento muito simples. Você vai precisar de: 1 relógio digital pequeno; 1 LED vermelho de alto brilho, de 10 ou 5 milímetros de diâmetro; 2 pedaços de fio fino, de 15 cm, com as pontas desencapadas; 1 lâmpada incandescente, de pelo menos 100W, com boquilha e tomada ou um dia ensolarado.

2 O relógio digital pode ser encontrado em lojas que vendem produtos eletroeletrônicos importados. É necessário que o relógio funcione com apenas uma bateria e seja do tipo mais simples, sem despertador. O LED tem que ser vermelho, mas de alto brilho, que possui resina transparente. O LED de 10 milímetros apresenta melhores resultados. Tanto o LED quanto o fio podem ser adquiridos em lojas especializadas na venda de componentes eletrônicos. A figura ao lado mostra o relógio, o LED e os fios com as pontas desencapadas. Inicialmente abra o compartimento onde se encontra a bateria do relógio. Retire a bateria e conecte os pedaços de fios aos terminais da bateria. Coloque uma fita adesiva para segurar os fios no lugar. Isso evitará a perda de contato elétrico entre os fios e os terminais da bateria quando você movimentar o experimento. Na outra extremidade dos fios, conecte os terminais do LED. Veja as figuras a seguir.

3 Aproxime o LED de uma lâmpada incandescente de no mínimo 100W ou coloque o LED em um lugar com Sol intenso. O relógio irá funcionar. Se o relógio não funcionar, mova o LED em todas as direções até alcançar a melhor incidência da luz sobre o LED. A luz deve chegar até o fundo do LED. Se ainda assim o relógio não funcionar, troque os terminais do LED que estão ligados ao relógio. Tanto o relógio quanto o LED possuem polaridade (como uma pilha, que possui polos positivo e negativo) e não funcionam se forem ligados invertidos. Uma dica importante é você segurar os fios pela parte encapada ao mover o LED. Não há risco de choque elétrico, pois as tensões e correntes elétricas envolvidas são extremamente baixas, mas se você segurar na parte desencapada dos fios, ou nos terminais do LED, haverá uma fuga de corrente pelo seu corpo, o que impedirá o funcionamento do relógio. LED iluminado por uma lâmpada de 100 W LED à sombra LED iluminado pela luz do Sol

4 Se você olhar o LED bem de frente, verá um quadradinho preto lá dentro. Esse quadradinho preto também é feito de um material semicondutor. É esse material que está funcionando como um painel fotovoltáico, transformando a energia da luz que chega ao LED em energia elétrica para fazer o relógio funcionar. Essa quantidade de energia é, no entanto, muito pequena, pois o tamanho do semicondutor é pequeno. Para ter quantidades maiores de energia é preciso um painel fotovoltáico maior, como o mostrado na fotografia no início deste texto. Agora que você já fez o experimento e viu como ele funciona, responda às questões apresentadas a seguir. 1. Cite outras importantes formas de energias alternativas atualmente pesquisadas e testadas, além da energia solar. 2. Qual a importância de se buscar formas alternativas para a geração de energia elétrica? 3. Um dos princípios mais importantes da Física é a conservação da energia. Segundo esse princípio, a energia não pode ser criada nem destruída, mas apenas transformada de um tipo em outro. a) O relógio do experimento acima funciona com energia elétrica. De onde vem essa energia?

5 b) Por que o relógio não funciona se o LED estiver na sombra? c) Qual a função do LED no experimento acima? 4. Lei o texto a seguir. O desenvolvimento tecnológico traz impactos negativos sobre o meio ambiente: grande quantidade de carros, fábricas poluentes, lixo eletrônico mal descartado; tudo isso degrada o meio ambiente. Mas o desenvolvimento tecnológico também pode impactar positivamente o meio ambiente, como por exemplo, através da descoberta de novas formas sustentáveis de se gerar energia, da criação de máquinas e equipamentos para reciclar materiais, do tratamento dos resíduos das fábricas e residências. A partir do texto, você acha que o desenvolvimento da tecnologia é bom ou ruim para o meio ambiente? Por quê? Referências: ALVES, E. G. e FORTINI, A. S. (2008). Usando um LED como fonte de energia. In: A Física na Escola, v. 9, maio de 2008, p Disponível em: < PAULA, H. F., ALVES, E. G. e MATEUS, A. L. (2011). O LED e as células fotovoltáicas. In: Quântica para iniciantes: investigações e projetos. Belo Horizonte: Editora UFMG, p. 82 a 91. Link da fotografia do início do texto: <