ENERGIA ELÉCTRICA A PARTIR DAS MARÉS OCEÂNICAS

A Barragem de Maré

Uma barragem de maré faz lembrar uma pequena barragem com comportas que podem ser fechadas ou abertas, permitindo que uma quantidade de água flua entre massas de água a alturas diferentes.
Esse fluxo vai operar uma turbina de água que está mecanicamente acoplada a um gerador eléctrico.

Diagrama funcional simplificado de um sistema de grandes dimensões que produz energia eléctrica a partir duma barragem de marés oceânicas.

À medida que a maré sobe, a bacia é cheia através de um grande canal (não é mostrado na figura) até que atinge o seu ponto máximo (mais elevado).
As comportas estão fechadas durante esta fase, e as turbinas estão paradas.
Quando a maré está totalmente cheia, a elevação da superfície da água na bacia é a mesma que o nível da água fora da bacia.
Nessa altura a maré começa a vazar (baixar), e a bacia actua como um reservatório.
As comportas são abertas e a água flui pela turbina, actuando o gerador.
Quando a maré atinge o seu ponto mais baixo, à medida que o nível do oceano começa de novo a subir, o nível de água da bacia e fora dela tornam-se iguais. Então as comportas são novamente fechadas, a turbina pára, e a bacia começa de novo a encher à medida que a maré enche.

Há a possibilidade de aproveitar também a baixa da maré para produzir energia mas isso implica uma duplicação do sistema, logo também dos custos.

A Turbina de Maré

É muito parecida com a turbina eólica, que veremos.
A turbina, e o seu suporte, são fixos ao fundo do oceano.
É possível ter muitas turbinas criando uma quinta de marés, sendo que cada turbina está ligada ao seu gerador.
Todo o sistema está debaixo da superfície do mar, pelo que não é visível acima dele.
As correntes oceânicas viajam a uma velocidade inferior que os ventos atmosféricos, mas a água é centenas de vezes mais densa que o ar, pelo que produz uma força muito maior por unidade de área nas pás da turbina.
Por esta razão, as turbinas de maré são muito menores que as turbinas eólicas.

Vantagens da Energia Eléctrica gerada pelas Marés

– As marés são recursos renováveis, confiáveis e previsíveis
– Num local com uma diferença significativa entre a maré alta e a maré baixa, … para produzir energia eléctrica numa base consistente
– Tal como os sistemas hidroeléctricos, não produzem CO2, CO, NO8, SO8, partículas, contaminação dos solos, ou resíduos perigosos
– Os sistemas de geração de energia eléctrica a partir das marés são exóticos para muitas pessoas, pelo que se podem também aproveitar para fins turísticos
– Uma barragem de maré pode ser aproveitada como ponte para uma auto-estrada ou caminho-de-ferro circundando uma baía ou estuário
A manutenção deste tipo de sistema não é difícil. As turbinas duram cerca de 30 anos e a barragem é simples de fazer. Contudo, o custo inicial é alto.
– As turbinas de maré ficam inteiramente debaixo da superfície do mar. Se forem colocadas a profundidade suficiente não causarão problemas para a circulação de navios de transporte

Limitações das Centrais de Marés

– A instalação de uma barragem de maré é cara. Contudo, uma vez instalada, a sua manutenção é relativamente fácil
– As turbinas de maré podem ser difíceis de instalar, porque os melhores sítios para a produção de energia são frequentemente…
– Podem ter efeitos negativos na fauna marinha da zona. Peixes de grande dimensão, tartarugas e mamíferos marinhos podem ser mortos pelas turbinas, além de que eles próprios podem danificar as turbinas.

MOSFET (Metal-Oxide Semicondutor FET)

Introdução

A diferença em relação ao JFET é que tem a sua porta isolada do canal. Por isso, a corrente de porta ainda é menor do que no JFET.
Existem dois tipos: o de empobrecimento e o de enriquecimento. Apenas estudaremos este último por ser o que se usa em quase todas as aplicações.
O MOSFET é um componente essencial, sem o qual não teríamos os computadores de hoje, tal como os conhecemos.

Ideia Básica

O substrato p estende-se até ao dióxido de silício.
Como podemos ver não existe um canal n entre a fonte e o dreno.
A figura b) mostra as tensões de polarização normais.
Funcionamento: Quando a tensão de porta é nula, a corrente entre a fonte e o dreno é nula, isto é está ao corte.
A única forma de obter corrente é aplicando uma tensão de porta positiva. Nessas condições ela atrai electrões livres da região p e estes recombinam-se com as lacunas existentes na zona do dióxido de silício. Quando a tensão de porta é suficientemente forte, todas as lacunas nessa zona desaparecem e os electrões livres começam a circula da fonte para o dreno.
A VGS mínima que cria este caminho para os electrões, chama-se tensão de limiar (VGSth), cujos valores típicos estão entre 1 e 3 V.

Características de Saída

A parte quase vertical corresponde à zona óhmica e a parte quase horizontal corresponde à zona activa, pelo que o MOSFET pode actuar como resistência ou como fonte de corrente.
A figura seguinte mostra a curva de característica típica. Se VGS aumenta muito atingimos a saturação. Para além deste ponto entramos na zona óhmica. Para assegurar uma saturação forte usa-se VGS >> VGSth.

Símbolo

Tensão Porta-Fonte Máxima

SE subimos VGS muito corremos o risco de corromper a fina camada de dióxido de silício. Por exemplo, um 2N7000 tem uma VGSmax = cerca de 20 V.
Os MOSFET são dispositivos delicados e também se podem destruir se os tirarmos do circuito sem desligar a alimentação e por simples toque devido à electricidade estática.

A Zona Óhmica

Ainda que o MOSFET se possa polarizar na zona activa, não é habitual fazê-lo porque é, principalmente, um dispositivo de comutação. A tensão de entrada típica toma um valor baixo ou um valor alto.

Resistência Dreno-Fonte

É equivalente a uma resistência de:
RDS(on) = VDS(on) / ID(on) que é medida pelo fabricante num ponto Qtest e é dada no catálogo

Tabela de catálogo

Polarização na Zona Óhmica

A corrente de dreno será:
ID(sat) = VDD / RD
Vemos também a recta de carga para contínua entre uma corrente de saturação ID(sat) e uma tensão de corte VDD.
Quando VGS=0, o ponto Q está no extremo inferior da recta. Quando VGS = VGS(on) o ponto Q está no extremo superior superior da recta. O MOSFET está na zona óhmica quando Q está abaixo do Qtest, ou seja, quando:
ID(sat) < ID(on) quando VGS = VGS(on) [continua...]

A História do Transístor
Pequena demonstração da utilização da ferramenta Timeline Toll 2.0
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