Eletric footprint é o nome de um protótipo de um piso que converte energia mecânica em eletricidade. Baseados na indução electromagnética, alunos do 10º ano do Colégio Valsassina arregaçaram as mangas e desenvolveram esta solução a partir de quatro molas, rodas dentadas e um gerador.
As energias renováveis são fontes inesgotáveis de energia obtidas da Natureza que nos rodeia (Monteiro, 2013) que, cada vez mais, tentam substituir a produção de energia recorrendo às energias fósseis, poluentes e esgotáveis à escala da vida humana (Ferreira, 2011). A queima de combustíveis fósseis, extremamente poluente, traz consequentes perigos aos seres vivos que habitam o planeta, chegando até a por em causa a sua sobrevivência na Terra, perigos que se têm vindo a acentuar com o passar dos anos (Combustíves Fósseis e Poluição, 2010). Numa tentativa de solucionar este problema, começaram a ser exploradas novas formas de produzir energia e de a transformar, entre outras, em energia elétrica. Atualmente procura-se obter o maior aproveitamento energético das fontes de energia renováveis afetando o menos possível o natural quotidiano de cada indivíduo (Monteiro, 2013).
Neste contexto um grupo de alunos do Valsassina procurou desenvolver uma solução que, sem provocar alterações no quotidiano habitual das pessoas, no seu local de trabalho e/ou na escola, utilizasse a energia que produzimos todos os dias enquanto caminhamos e que não é aproveitada.
Visando a produção de energia adaptada do quotidiano das pessoas, duas empresas, Pavegen (Pavegen, 2014) e Energy Floors (Products, 2011), comercializam um tapete eléctrico. Embora com diferenças, cada uma destas propostas baseia-se na transformação de energia mecânica em energia elétrica.
Na Pavegen, esta transformação ocorre segundo a tecnologia piezoeléctrica, em que é produzida energia elétrica a partir da pressão mecânica que os indivíduos exercem no chão (Trimarchi, 2000). Num pavimento feito de borracha, o passo do indivíduo que pisa o chão exerce pressão sobre este; quando o chão está equipado com tecnologia piezoelétrica, o impulso elétrico produzido por essa pressão é capturado por sensores colocados no pavimento, que o convertem em energia elétrica (através de materiais piezo, como os cristais ou cerâmicas PZT e PVDF (Gonçalves, 2010) capaz de ser armazenada (baterias de lítio) e usada como fonte de energia (Trimarchi, 2000). Isto acontece pois, quando é exercida pressão num objeto, uma carga negativa é produzida no lado distendido e uma carga positiva no lado comprimido. Quando a pressão é aliviada, a corrente elétrica flui através do material (Trimarchi, 2000).
A Energy Floors criou, entre outros projectos, uma discoteca sustentável em Roterdão. Desenvolveu um produto sustentado por molas, com uma cremalheira e uma roda dentada que sofrem um movimento alternado consoante a placa é pressionada ou volta à sua posição inicial, onde o movimento linear se transforma num movimento circular alternado.
Estrutura desenvolvida pela Energy Floors (Products, 2011)
Essa roda dentada está ligada a um gerador, que transforma a energia mecânica em energia elétrica, que por sua vez está directamente ligado aos leds da discoteca (Products, 2011).
No entanto, estas tecnologias têm um preço muito elevado, pelo que os alunos procuraram construir um protótipo de um tapete que transforme a energia que produzimos ao pisar o chão, em energia eléctrica (que poderá vir a ser utilizada para alimentar lâmpadas), economicamente mais acessível. Este poderá contribuir para reduzir a fatura energética de certos equipamentos públicos e/ou em instituições, podendo dessa forma gerar receitas para apoiar projetos de índole social.
A solução que foi desenvolvida está assente na indução eletromagnética. Esta aplica-se no funcionamento do gerador, e este parece-me ser o gerador mais viável para o objetivo do trabalho, realça o professor do Instituto Superior Técnico, António Dente. Esta solução permitiu a construção de um protótipo. Este contém um mecanismo que funciona da seguinte forma: a pressão exercida na placa superior faz contrair as molas e deslizar a placa sobre os varões. Isto aciona o gatilho ligado às rodas dentadas que fazem mover o rotor do gerador. No caso deste sistema o rotor está ligado mecanicamente com um “cilindro” – cor cinzenta – que funciona como um “volante de inércia”. Quando em movimento esse volante de inércia armazena energia cinética que é fornecida sob a forma de energia mecânica ao gerador.
O gerador transforma essa energia em energia elétrica. Quando há o movimento da “alavanca” é fornecida energia mecânica que que se traduz no movimento do rotor e do volante de inércia. Apesar do movimento da alavanca parar o volante de inércia continua a rodar durante um pouco mais de tempo até a sua velocidade se anular, isto é ” perder ” energia cinética que é fornecida ao gerador. Em certa medida o volante de inércia torna mais “suave ” o movimento do rotor – variações menos bruscas de velocidade – e, portanto, também da produção de energia eléctrica. O gerador está incluído num circuito, no qual também estão inseridos quatro díodos, um condensador, uma resistência, um interruptor e um LED. Este circuito está subdividido em dois, um de corrente alternada e outro de corrente contínua. A energia entra no circuito através do gerador, que produz corrente alternada. Esta corrente alternada passa a corrente contínua devido ao bloqueio da tensão negativa da corrente através dos díodos. Se o interruptor estiver fechado, a corrente é transmitida ao LED, acendendo-o. Se o interruptor estiver aberto, a energia transfere-se para o condensador, onde é armazenada. Quando o interruptor for fechado novamente, a energia é transferida para o LED. A energia não poderá retornar ao gerador pois a corrente será bloqueada pelos díodos.
O modelo da Pavegen está desenhado para aguentar 500 milhões de passos, para locais interiores e exteriores (Group P. , 2010). Supõe-se que o modelo desenvolvido apresente capacidade para um número inferior de passos, cerca de 20 milhões de passos, devido à qualidade do material.
Os autores da “Eletric footprint” consideram que é necessário continuar a desenvolver este projeto, designadamente através da realização de testes de eficiência, de resistência e durabilidade dos materiais. Contudo, a proposta apresentada assume-se mais do que uma boa ideia, é um ponto de partida para uma a produção de uma energia limpa que pode contribuir para reduzir a pegada carbónica e a fatura energética de muitos edifícios ou instituições.
Protótipo desenvolvido ao longo do projeto (C – Condensador; D – Díodo; G – Gerador; I- Interruptor, L- LED, R – Resistência).
Mariana Almeida, Marta Oliveira, Rita Vaz
Colégio Valsassina
Escalão 15-18
Agradecimentos:
Este trabalho não teria sido possível de se realizar sem o apoio e disponibilidade do Prof. Dr. Manuel Heitor e do Prof. Dr. António Dente do Instituto Superior Técnico. Agradecemos também o apoio de Cristiano Rodrigues, aluno do IST e do professor Duarte, do Laboratório de Energia, do IST.
Referências bibliográficas:
Combustíves Fósseis e Poluição. (2010). Obtido em 15 de Janeiro de 2014, de Ambiente: http://ambiente.kazulo.pt/5000/combustiveis-fosseis-e-poluicao.htm
Ferreira, P. (19 de Janeiro de 2011). Crise energética feita oportunidade renovável. Obtido em 15 de Janeiro de 2014, de JN: http://www.jn.pt/Opiniao/default.aspx?content_id=1760656&opiniao=Paula%20Ferreira
Gonçalves, M. (2010). Desenvolvimento de um sistema de microgeração e armazenamento de energia baseado em piezoelétricos. Minho.
Group, P. (2010). Durability. Obtido em 1 de Abril de 2014, de pavegen.com: http://pavegen.com/durability
Monteiro, V. (23 de Dezembro de 2013). Energias Renováveis e Ambiente. Obtido em 15 de Janeiro de 2014, de Público Economia: http://www.publico.pt/economia/noticia/energias-renovaveis-e-ambiente-1617258
Pavegen. (2014). Obtido em 9 de Janeiro de 2014, de http://www.pavegen.com/
Products. (2011). Obtido em 15 de Janeiro de 2014, de Energy Floors: http://www.sustainabledanceclub.com/products/interaction/
Trimarchi, M. (2000). Can house music solve the energy crisis? Obtido em 15 de Janeiro de 2014, de How Stuff Works: http://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/house-music-energy-crisis1.htm
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