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Energia elétrica

A energia elétrica é um dos principais tipos de energia utilizados no mundo. Ela é gerada em usinas a partir de fontes renováveis ou não renováveis.

Lâmpada acesa em um fundo escuro, em alusão à energia elétrica.
A energia elétrica é o principal tipo de energia consumido no mundo atual.
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Energia elétrica é um tipo de energia proveniente das correntes elétricas, que são fluxos de cargas derivados da diferença de potencial (ddp) ou tensão elétrica em um condutor. Sua geração pode ser feita a partir de diversas fontes, classificadas entre fontes renováveis e fontes não renováveis de energia. Até que a energia elétrica gerada nas usinas chegue aos consumidores finais, que são, principalmente, as residências e as indústrias, ela passa por etapas de transmissão e de distribuição.

Sendo um dos principais tipos de energia utilizados no mundo atual, a energia elétrica é vantajosa por ser flexível e ter alta cobertura espacial. Entretanto, a construção de unidades geradoras e distribuidoras pode provocar sérios impactos ao meio ambiente, sendo essa uma de suas desvantagens.

Leia também: O que é bioenergia?

Tópicos deste artigo

Resumo sobre energia elétrica

  • A energia elétrica é um tipo de energia proveniente das correntes elétricas, causadas pela diferença de potencial ou tensão elétrica.

  • É gerada a partir de fontes renováveis ou de fontes não renováveis de energia.

  • A principal fonte renovável de energia é a água dos rios, utilizada nas usinas hidrelétricas.

  • As principais fontes de energia não renováveis são os combustíveis fósseis, utilizados nas usinas termoelétricas.

  • Da usina geradora até o consumidor final, a energia elétrica passa por diferentes etapas de transmissão e de distribuição.

  • Uma das vantagens da energia elétrica reside no fato de ela ser flexível quanto ao conjunto de fontes que podem ser utilizadas na sua geração.

  • Uma de suas desvantagens é o impacto ambiental causado pela construção das usinas e centrais elétricas.

  • O cálculo do consumo de energia elétrica é feito pela seguinte fórmula: E = P x Δt.

  • O Brasil é um dos maiores geradores de energia do mundo. O país apresenta uma matriz elétrica renovável, liderada pela energia hidrelétrica.

  • A China e os Estados Unidos são os maiores geradores e também os maiores consumidores de energia elétrica do mundo.

O que é energia elétrica?

A energia elétrica é um tipo de energia derivada do trabalho de uma corrente elétrica que, por sua vez, pode ser definida como o movimento ordenado dos elementos carregados eletricamente em materiais que são condutores de eletricidade, a exemplo do cobre, do ouro e de outros metais, bem como soluções eletrolíticas, como as soluções formadas por água e cloreto de sódio (NaCl).|1|

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Como funciona a energia elétrica?

Conforme vimos anteriormente, a energia elétrica funciona a partir da movimentação das correntes elétricas. Essas correntes elétricas são originadas pela diferença de potencial (ddp), ou tensão elétrica, que nada mais é do que o trabalho necessário para que os elementos portadores de carga se desloquem de um ponto a outro em um campo elétrico.

Como é produzida a energia elétrica?

A energia elétrica que chega até nossas casas, ruas e estabelecimentos é gerada no interior das centrais elétricas ou usinas. Essa geração pode se dar por meio de dois diferentes conjuntos de fontes: as fontes renováveis e as fontes não renováveis. Relembre, a seguir, quais são as propriedades de cada uma delas:

  • Fontes renováveis de energia: estão disponíveis em grandes quantidades na natureza, e suas reservas são renovadas constantemente. Provocam menos impactos ambientais, com baixa emissão de gases poluentes para a atmosfera. As principais fontes renováveis de energia são: água, radiação solar, ventos, biomassa, calor interno do planeta Terra, marés. Para saber mais sobre esse tipo de fonte, clique aqui.

Hidrelétrica, painel solar e turbinas eólicas, exemplos de fontes renováveis de energia elétrica.
Exemplos de unidades geradoras de energia a partir de fontes renováveis (água, vento, luz solar).
  • Fontes não renováveis de energia: são fontes esgotáveis, que estão disponíveis em quantidades limitadas na natureza. Suas reservas não são repostas em uma escala de tempo cronológica, o que significa que a sua exploração irrestrita pode acelerar o esgotamento dessas fontes. As principais fontes não renováveis de energia são: petróleo, gás natural, carvão mineral, elementos radioativos como o urânio. Para saber mais sobre esse tipo de fonte, clique aqui.

Chaminés de uma usina nuclear produtora de energia elétrica na Bélgica.
As fontes nucleares são classificadas como não renováveis.

Entretanto, a energia elétrica não chega aos consumidores finais exatamente da forma como é gerada nessas unidades industriais. Até o seu destino final, a energia passa por um caminho composto por diferentes etapas, que compreendem sua transformação, transmissão e distribuição.

Veja também: Fontes alternativas de energia — vantagens e desvantagens

Como ocorre a transmissão e a distribuição de energia elétrica?

Após a geração da energia elétrica no interior das usinas, tem início o seu percurso em direção aos consumidores finais. Esse percurso segue as seguintes etapas:

  • 1ª etapa: na primeira etapa, a energia elétrica é transmitida para as subestações por meio de cabos ou linhas de alta-tensão. É nas subestações de energia elevatória onde estão instalados os transformadores capazes de aumentar a tensão da energia elétrica. Isso é feito com o objetivo de diminuir as perdas de energia durante o seu transporte pela rede elétrica.

  • 2ª etapa: nessa etapa, a energia elétrica percorre longas distâncias entre as subestações elevatórias e as subestações de distribuição, mais próximas dos consumidores finais. Esse trajeto é feito através das linhas de alta-tensão e das torres de transmissão. No caminho, a energia elétrica passa por transformadores que realizam a redução de sua voltagem.

 Torres de transmissão e linhas de altas tensão utilizadas na etapa de transporte da energia elétrica.
 Torres de transmissão e linhas de altas tensão utilizadas na etapa de transporte da energia elétrica.
  • 3ª etapa: a energia chega, então, até a rede de distribuição local. Ela passa das subestações para os fios dos postes que encontramos instalados em diversos pontos de ruas, avenidas e estradas.

  • 4ª etapa: uma nova diminuição da tensão é feita nos transformadores de distribuição, que são caixas presentes nos postes de energia. Essa é a última etapa antes da chegada da energia até as residências, os prédios, as indústrias e outros estabelecimentos.

Tipos de energia elétrica

Os tipos de energia elétrica podem ser determinados de acordo com a fonte de geração em:

  • Energia hidrelétrica: gerada a partir da força das águas dos rios nas unidades chamadas de usinas hidrelétricas. Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

  • Energia termoelétrica (ou termelétrica): gerada a partir do calor que é obtido pela queima de materiais combustíveis. Esses materiais podem ser as fontes não renováveis, como carvão mineral, petróleo e gás natural, ou as fontes renováveis, como a biomassa. As usinas geradoras são chamadas de termoelétricas. Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

  • Energia nuclear (ou atômica): gerada no interior das usinas nucleares ou termonucleares a partir do calor que é liberado pelas reações que acontecem no núcleo dos átomos de elementos como o urânio. Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

  • Energia eólica: gerada a partir da força dos ventos. As unidades geradoras são chamadas de usinas eólicas ou parques eólicos. Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

  • Energia solar: gerada a partir do calor que é emitido pelo Sol, captado pelos painéis fotovoltaicos instalados em residências ou nas usinas heliotérmicas. Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

  • Energia geotérmica (ou geotermal): gerada nas usinas geotérmicas a partir do calor proveniente do interior do planeta Terra. Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

  • Energia das marés (ou maremotriz): gerada por turbinas submersas a partir da conversão da energia cinética proveniente das marés (oscilação do nível da água do mar). Para saber mais sobre esse tipo de energia, clique aqui.

Vantagens da energia elétrica

  • Suas redes de transmissão e distribuição apresentam ampla cobertura espacial. Em 2019, 90% da população mundial tinha acesso à energia elétrica.

  • É um tipo de energia flexível porque pode ser gerada a partir de uma grande variedade de fontes.

  • Existe um vasto conhecimento sobre a energia elétrica, o que facilita o seu manejo e torna todo o processo de geração e distribuição mais seguro.

  • O setor de energia elétrica gera muitos empregos em todo o mundo. As estimativas da Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês) indicam que cerca de 20 milhões de pessoas trabalham na geração de energia elétrica no mundo.

Desvantagens da energia elétrica

  • A instalação de usinas geradoras de energia elétrica pode provocar sérios danos ao meio ambiente e às populações locais. Algumas delas produzem, ainda, dejetos que são igualmente prejudiciais para a natureza.

  • Sua geração emite gases poluentes da atmosfera quando é feita mediante a utilização de fontes não renováveis.

  • Pode apresentar custo elevado de produção, o que acarreta tarifas mais elevadas para o consumidor final.

  • Quando gerada a partir de fontes como a eólica, a solar e a hidráulica, há grande dependência dos fatores atmosféricos. Em caso de longas estiagens, por exemplo, o nível dos reservatórios das hidrelétricas abaixa e impacta negativamente na geração e nos custos para os consumidores.

  • Em caso de acidentes, o choque elétrico pode provocar danos ao organismo humano e, nos casos mais graves, pode causar até mesmo a morte.

Como calcular a energia elétrica?

O cálculo do consumo de energia elétrica pode ser realizado através do produto da potência elétrica de todos os equipamentos eletrônicos utilizados pelo seu tempo de uso. Esse cálculo é feito pelas companhias fornecedoras de energia mediante a leitura do medidor presente nos relógios de energia instalados em todas as residências e indústrias.

A fórmula para calcular o consumo de energia elétrica é a seguinte:

E = P x Δt

Na qual:

  • E = energia, dada em quilowatts-hora (kWh).

  • P = potência, dada em quilowatts (kW).

  • Δt = intervalo de tempo de uso, medido em horas (h).

Saiba mais: 10 dicas para diminuir o consumo de energia elétrica em casa

Energia elétrica no Brasil

Vista aérea da barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu, no rio Paraná.
As usinas hidrelétricas, como a Itaipu Binacional, são as maiores geradoras de energia elétrica do Brasil.

O Brasil figura na sexta colocação dentre os maiores geradores de energia elétrica do mundo, além de deter a sétima maior capacidade instalada. As usinas hidrelétricas são as principais unidades geradoras de energia elétrica no país, o que é proporcionado pela extensa rede de drenagem e pela presença de terrenos planálticos que favorecem as quedas d’água e aumentam o potencial para a geração de energia elétrica dos rios brasileiros.

As três maiores hidrelétricas brasileiras estão listadas entre as dez maiores do mundo, tomando como critério a capacidade instalada. Ao todo, cinco plantas se destacam no que diz respeito à geração de energia elétrica no território nacional. São elas:

Maiores usinas hidrelétricas do Brasil

Usina hidrelétrica

Localização

Rio

Capacidade instalada

Itaipu Binacional

Paraná e Paraguai

Paraná

14.000 MW

Belo Monte

Pará

Xingu

11.233 MW

Tucuruí

Pará

Tocantins

8.370 MW

Complexo Hidrelétrico de Paulo Afonso

Bahia

São Francisco

4.279 MW

Jirau

Rondônia

Madeira

3.750 MW


Considerando as principais fontes geradoras de energia elétrica no Brasil, podemos dizer que o país apresenta uma matriz elétrica limpa. Junto da hidrelétrica, a energia eólica, a biomassa e a energia solar ficam entre as maiores fontes geradoras no país. Das fontes não renováveis, são utilizados o gás natural, a energia nuclear e o carvão mineral.

O consumo de energia elétrica no Brasil é muito elevado e em 2021, chegou a 571 TWh. Os principais consumidores são as residências urbanas, seguidas do comércio e das atividades e residências situadas no meio rural. Considerando os dados regionais, o Sudeste e o Nordeste são as duas regiões que mais consomem energia no território nacional, destacando-se os estados de São Paulo e da Bahia em cada uma das respectivas áreas.

Energia elétrica no mundo

A energia elétrica é o principal tipo de energia consumido no mundo atual, sendo fundamental no nosso dia a dia para a realização de diversas atividades. Apesar disso, dados da IEA mostram que 775 milhões de pessoas não possuem acesso à energia elétrica, a maioria delas vivendo em países subdesenvolvidos, em especial nas nações localizadas na África Subsaariana.

Os cinco países que mais consomem esse tipo de energia são, também, aqueles com maior capacidade de geração. A lista é composta pelas seguintes nações:

  • China;

  • Estados Unidos;

  • Índia;

  • Rússia;

  • Japão.

Diferente do panorama brasileiro, a matriz elétrica mundial pode ser classificada como não renovável. O carvão mineral é a principal fonte geradora de energia elétrica no mundo, responsável por 35% da geração. Na sequência está o gás natural, que corresponde a uma parcela de 23,6%. A principal fonte de energia renovável utilizada para a geração de energia elétrica no mundo é a hidrelétrica, que representa 16,6% da matriz elétrica.

Notas

|1| BISCUOLA, Gualter José. Física, 3: eletricidade: física moderna. São Paulo: Saraiva, 2016. 3. ed.

Fontes

BISCUOLA, Gualter José. Física, 3: eletricidade: física moderna. São Paulo: Saraiva, 2016. 3. ed.

EPE. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2023 – Ano base 2022. Brasília, DF: Ministério de Minas e Energia, Maio de 2023. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/anuario-estatistico-de-energia-eletrica.

EPE. Matriz Energética e Elétrica. Empresa de Pesquisa Energética (EPE), [s.d.]. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica.

IEA. For the first time in decades, the number of people without access to electricity is set to increase in 2022. IEA, 03 nov. 2022. Disponível em: https://www.iea.org/commentaries/for-the-first-time-in-decades-the-number-of-people-without-access-to-electricity-is-set-to-increase-in-2022.

PORTAL SOLAR. Energia elétrica: o que é e como funciona. Portal Solar, [s.d.]. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/energia-eletrica-o-que-e.

 

Por Paloma Guitarrara
Professora de Geografia

Escritor do artigo
Escrito por: Paloma Guitarrara Licenciada e bacharel em Geografia pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e mestre em Geografia na área de Análise Ambiental e Dinâmica Territorial também pela UNICAMP. Atuo como professora de Geografia e Atualidades e redatora de textos didáticos.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

GUITARRARA, Paloma. "Energia elétrica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-1.htm. Acesso em 13 de abril de 2024.

De estudante para estudante


Videoaulas


Lista de exercícios


Exercício 1

Uma mola de constante elástica igual a 20 N/m, sofre uma deformação de 0,2m. calcule a energia potencial acumulada pela mola.

Exercício 2

O gráfico representa a intensidade da força aplicada em uma mola, em função da deformação.


Determine:

 a) a constante elástica da mola
b) a energia adquirida pela mola quando x = 2cm