Vídeo de funcionamento manual e dados relativos

Sabemos que o protótipo é gerador de energia elétrica através da força maremotriz, ou seja, através das ondas da água. Porém, como os instrumentos de medidas que nós tinhamos a disposição só podiam ser usados sem água resolvemos testá-lo manualmente, que teoricamente, tem o mesmo efeito e valor.

Construção do protótipo e primeiras impressões

Iniciamos o processo de construção do protótipo de gerador de energia elétrica através da força maremotriz.

Primeiramente fizemos a compra de uma seringa, quatro eletroimãs e uma porção de cobre esmaltado.

Sabemos que, teoricamente, a indução magnética vai depender do número de espiras, da qualidade do condutor, da secção nominal do condutor, o tipo do condutor e a força magnética que o imã gera.

Seguem imagens dos primeiros testes:

Os resultados não foram tão satisfatórios quanto esperávamos, alcançando uma média de 80 mV de pico, apontando que nosso protótipo precisaria de melhorias.

Gerador de Energia elétrica baseado no AWS

Assim como informado anteriormente, relatamos a alteração no projeto inicial que visava a utiização do piezoelétrico para geração de energia por força maremotriz, por um sistema de indução magnética. Para tal alteração vamos precisar utilizar um sistema de geração de energia para nos basearmos e realizarmos um protótipo funcional.

Depois de muitas pesquisas, resolvemos usar um modelo chamado AWS (Archimedes Wave Swing) que é basicamente uma bóia submersa que com a variação das ondas levanta e afunda um cilindro contendo imãs, que por sua vez passam por um conjunto de bobinas.

Segue um exemplo de seu funcionamento no 1:30 do vídeo a seguir:

Indução Eletromagnética

Como esse semestre estamos focando em geração de energia através da força maremotriz, resolvemos demonstrar, no campus da USF - Swift - Campinas, um protótipo de gerador de energia maremotriz, que iremos utilizar como base teórica a indução eletromagnética.

Para tal usaremos uma bobina de cobre esmaltado que ao seu centro ser transpassado por um imã eletromagnético gera um campo elétrico na bobina, tendo como resultado uma diferença de potencial entre as extremedidas da bobina, ou seja, gera uma tensão.

Esse sistema é mais simples de ser implantado e possui uma capacidade custo-benefício melhor, por isso, deixamos de lado um pouco a energia do piezoelétrico.

Vídeo sobre tipos de geradores de energia maremotriz

Medição de ondas de superfície

Ondas podem ser medidas através de sensores de pressão colocados no fundo do mar e que são sensíveis às oscilações de alta freqüência da superfície do mar, registrando-as internamente. O uso de vários ondógrafos (de pressão) numa determinada área permite conhecer, além das amplitudes e períodos, também a velocidade de propagação e o comprimento das ondas.

As ondas podem também ser medidas em plataformas fixas, com sistemas de boias acopladas a régua e pena, os quais registram variações de alta freqüência do nível da superfície do mar.

Atualmente, ondógrafos direcionais são utilizados, baseados em bóias de superfície fundeadas (em geral na plataforma continental) e que medem a aceleração da água, fornecendo assim a altura e direção das ondas.

Finalmente, medições da altura significativa de ondas são realizadas através de altimetria de satélite, em função da forma dos ecos de sinais eletromagnéticos.

Utilização do Piezoelétrico

Analisando os conceitos de ondas e marés podemos perceber que um dos fatores mais importantes é a movimentação e a força das ondas no mar. Existe um elemento gerador de energia elétrica chamado Piezoelétrico, que nada mais é que um material que polariza quando ocorre uma deformação. O que ocorre então é que o material manifestará um campo elétrico interno sob a ação de forças que o deformam.

Da mesma forma, o efeito inverso, denominado eletrostrição, ocorre com este material: quando o submetemos a um campo elétrico ele se deforma. As variações das dimensões do material com a ação do campo elétrico mudam muito, e também depende da orientação do eixo de simetria do material. Isso significa que aplicando um campo elétrico através de placas fixadas na superfície de um cristal piezoelétrico pode-se obter diversos tipos de deformações.

Dentre os materiais que apresentam essas propriedades podemos citar o cristal de quartzo, o sal de Rochelle, o titanato de bário, além de outros. No caso específico do cristal de quartzo, se o excitarmos com placas de metal formando assim um capacitor e usarmos uma corrente de alta freqüência, formam-se ondas estacionárias na freqüência de ressonância.

Sendo assim, podemos utilizar a força das ondas e das marés para gerar energia nesses materiais, polarizando-os e assim utilizá-los em nosso projeto.