Bases físicas Energias renovaveis (2)

Prévia do material em texto

FACULDADE ESTÁCIO BÉLEM
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA: BASES FÍSICAS PARA ENGENHARIA
LUCAS VICTOR DO NASCIMENTO BARATA PINHEIRO
ENERGIA EÓLICA E SOLAR
BÉLEM
2016
1	INTRODUÇÃO
 - Apresentação do Trabalho
2	DESENVOLVIMENTO
- Energia Solar
- Como Calcular
- Conversões Químicas 
- Energia Eólica
- Historia da Energia Eólica
- Como Calcular
3	CONCLUSÃO
4 BIBLIOGRAFIA 
ANEXOS
Inúmeras são as fontes de energia disponíveis no nosso planeta, a principal fonte de energia hoje é o petróleo, e por se tratar de uma fonte não renovável, diversas nações do mundo inteiro estão investindo muito dinheiro no desenvolvimento de tecnologias e inovações para descobrimento de novas energias inesgotáveis, ou seja, são aquelas que a utilização pode-se manter e ser aproveitado ao longo do tempo sem possibilidade de esgotamento dessa mesma fonte, tais como energia solar com a utilização dos raios do sol e eólica através do vento.
O Sol, além de fonte de vida, é a origem de todas as formas de energia que o homem vem utilizando durante sua história e pode ser a resposta para a questão do abastecimento energético no futuro. A Terra recebe energia radiante do Sol a um regime de 173x1015 W (*), emitindo uma quantidade idêntica. Esta é uma condição do equilíbrio. A emissão depende da temperatura da Terra, ou seja, a temperatura do planeta tal qual o conhecemos é a temperatura de equilíbrio na qual a admissão é igual à emissão de radiação. Assim, se a admissão mudasse por qualquer razão, a temperatura de equilíbrio também se modificaria.
(*) Área projetada da Terra = (6.3x106)2 x 3,14 = 124x1012 m2;
Constante Solar = 1395 W/m2;
Energia recebida = 124x1012 x 1395 = 173x1015 W
Aproximadamente 30% da radiação entrante se reflete sem mudança na amplitude de onda. Cerca de 47% é absorvida pela atmosfera e pela superfície terrestre, provoca um aumento de temperatura e, em seguida, irradia-se novamente para o espaço. Apenas os 23% restantes penetram no sistema terrestre e passam a ser a força motriz de ventos, correntes, ondas, modela nosso clima e proporciona o ciclo da água. Em última instância, também será re-irradiado ao espaço.
Pode se distinguir, basicamente, três formas de captação de energias solar: conversão química, conversão elétrica e térmica.
As formas mais importantes de conversão química da energia solar são os processos foto-bioquímicos. Os organismos biológicos classificados como produtores sintetizam carboidrato a partir de água e dióxido de carbono, absorvendo energia solar e a armazenando em forma de ligações químicas. Essa energia se dissipa através da cadeia alimentar e, em última instância é re-irradiada ao espaço.
A conversão direta da energia solar em energia elétrica pode ocorrer através de dois processos: conversão termoelétrica e conversão fotoelétrica, cada um deles podendo ser realizado de diversas maneiras.
Quando se aquece um eletrodo, alguns de seus elétrons adquirem suficiente energia para escapar. Converte-se em um emissor de elétrons, um cátodo. Outro eletrodo colocado próximo a este cátodo, se está suficientemente frio, receberá bem os elétrons emitidos, convertendo-se num ânodo. Se o ânodo se conecta ao cátodo mediante a um circuito que contenha uma carga externa, circulará uma corrente e poderá ser produzida ação. Uma corrente elétrica significativa, no entanto, só se pode produzir a temperaturas muito altas.
Em circuitos que consistam de dois condutores diferentes, se as duas uniões se mantêm a temperaturas diferentes, também será gerada uma corrente elétrica, ou uma diferença de potencial, quando uma das uniões permanece aberta. Estes "Termopares" podem igualmente ser utilizados para produzir ação útil. Quando vários deles são ligados em série, forma-se a chamada pilha termoelétrica. A união quente pode ser aquecida através de um coletor solar de placa plana.
Alguns materiais semicondutores podem ser dopados com quantidades diminutas (cerca de uma parte por milhão) de outros elementos similares, mas com um elétron a mais ou um elétron a menos que o semicondutor. O primeiro é chamado semicondutor tipo N e o segundo tipo P. Por exemplo: Silício + arsênio – tipo N – um elétron a mais. Silício + boro – tipo P – um elétron a menos.
Colocando-se em contato capas finas de ambos, formado um diodo, os elétrons cruzam a junta P-N quando é exposta à radiação, gerando uma corrente elétrica (ou diferença de potencial) que pode ser aproveitada. Esta é a descrição de um fotodiodo ou célula fotovoltaica. Células mono-cristalinas possuem um bom rendimento mas são muito caras. Células policristalinas são mais baratas, mas apresentam um rendimento quatro vezes menor.
Os métodos de conversão térmica da energia solar se fundamentam na absorção da energia radiante por uma superfície negra. Este pode ser um processo complexo, que varia segundo o tipo de material absorvente. Envolve difusão, absorção de fótons, aceleração de elétrons, múltiplas colisões, mas o efeito final é o aquecimento, ou seja, a energia radiante de todas as qualidades (todas as amplitudes de onda) se transformam em calor. As moléculas das superfícies se excitam, ocorrendo um incremento na temperatura. O coeficiente de absorção de vários tipos de absorventes negros varia entre 0,8 e 0,98 (os 0,2 ou 0,02 restantes se refletem).
Parte deste movimento molecular (ou deste calor) se transmite a outras partes do corpo por condução e parte se emite de novo ao meio ambiente mediante processos convectivos e radiantes. A emissão de calor (perda de calor) depende da diferença de temperatura entre a superfície e o ambiente. Em conseqüência, à medida que se aquece a superfície, aumenta a perda de calor. Quando o regime de admissão de calor radiante é igualado ao de perda de calor, alcança-se uma temperatura de equilíbrio.
Se a superfície da placa do absorvedor se cobre com uma prancha de cristal (com um espaço de ar de 20-30mm), reduz-se muito a perda de calor, sem grande redução de admissão de calor. Isto se deve a transmitância seletiva do cristal, que é muito transparente para radiações solares de alta temperatura e onda curta, mas virtualmente opaco para radiações infravermelhas de amplitude de onda maiores, emitidas pela placa do absorvedor a cerca de 100ºC.
A conversão térmica da energia solar e suas aplicações serão mais detalhadamente abordadas no transcorrer desta apresentação. Ante, porém, exporemos um apanhado geral das aplicações mais usuais de todos os métodos de captação acima descritos.
  Tratemos inicialmente dos sistemas de aproveitamento térmico (que, como já mencionamos, detalharemos mais adiante). O calor recolhido nos coletores pode destinar-se a satisfazer numerosas necessidades, desde a obtenção de água quente para o consumo doméstico ou industrial, o aquecimento de casas, escolas, fábricas, até a climatização de piscinas.
Outra das mais promissoras aplicações do calor solar será a refrigeração durante as épocas mais quentes, precisamente quando há mais insolação. De fato, para obter um resfriamento é necessário um "foco quente", o qual pode perfeitamente ter sua origem em um coletor solar. Em países árabes já funcionam condicionadores de ar que utilizam eficazmente a energia solar.
Aplicações agrícolas são muito amplas. Plantas de purificação ou dessalinização de água , secadores e estufas podem funcionar com uma grande economia de energia, ou mesmo sem nenhum consumo de energia.
As células solares, dispostas em painéis solares já produziam eletricidade nos primeiros satélites espaciais e, atualmente, são uma solução para a eletrificação rural, com clara vantagem sobre outras alternativas. A energia elétrica obtida a partir destas células pode ser usada de maneira direta, como para se retirar água de um poço com uma bomba elétrica, ou ser armazenada em acumuladores para ser utilizada durante a noite. É possível, inclusive, inserir a energia excedente na rede geral, obtendo um importante benefício.
Se conseguir que o preçode células fotovoltaicas diminua, iniciando-se sua fabricação em grande escala, é muito provável que , em pouco tempo, uma boa parte da energia consumida em países ricos em radiação solar seja proveniente de conversão fotovoltaica.
Carros solares também encontram-se em desenvolvimento, apesar de sua utilização ser, ainda, inviável economicamente. Além dos carros solares, que armazenam a energia solar convertida em baterias, há também os carros híbridos, que combinam a tecnologia de conversão de energia através de células fotovoltaicas com as células de combustível (fuel cells). A energia obtida, além de poder ser armazenada em baterias, pode ser utilizada para a produção de hidrogênio (através da eletrólise da água), o qual alimentará a célula de combustível, que acionará o motor.
Casas solares são, igualmente, aplicações bastante interessantes, sendo um desafio tecnológico e arquitetônico, do qual trataremos mais adiante.
A partir deste ponto faremos um estudo mais minucioso dos métodos de conversão térmica da energia solar, bem como seus usos e aplicações
Os captadores são a forma mais comum de captação de energia, convertem a energia solar com baixo custo e de forma conveniente. O processo geral empregado é o de efeito estufa, o nome vem da própria aplicação, em estufas, onde se pode criar plantas exóticas em climas frios, pela melhor utilização da energia solar disponível.
Assim como as cores claras refletem a radiação, as cores escuras as absorvem e esta absorção é tanto maior quanto mais próximo estas estiverem da cor negra, baseado nesta propriedade é que as placas absorvedoras dos captadores planos são pintadas de preto fosco. A propriedade da superfície negra aliada à propriedade que o vidro retém de recuperar grande parte da radiação emitida pela superfície negra quando a lâmina de vidro está colocada acima da placa absorvedora, foi aproveitada para a conversão de energia radiante em energia térmica no coletor.
Quando a temperatura da chapa aumenta, emite um incremento de calor na forma de luz infravermelha. O receptor preto tem as propriedades de corpo negro, alta taxa de absorção, mas também alto coeficiente de emissão para todos os comprimentos de onda. A emissão aumenta com a temperatura seguindo a lei da Quarta potência da temperatura absoluta. A luz reemitida é de comprimento de onda progressivamente mais curto e maior energia, com a elevação da temperatura do corpo negro. Isto é expresso pela lei de Wien, que pode ser escrita como:
sendo T a temperatura superficial do corpo negro e l max o comprimento em que a emissão de luz atinge o máximo.
O Sol emite radiação como um corpo negro cuja temperatura superficial esta por volta de 5700oC; isto corresponde a uma emissão máxima a 0,5 m m. Um corpo negro a temperatura ambiente emite radiação com um máximo perto de 10 m m, o que está dentro do espectro da luz infravermelha, invisível. O vidro relativamente transparente à luz visível é absorvente para a luz infravermelha emitida pela chapa negra quando evacua sua energia térmica. A luz infravermelha absorvida pelo vidro é reemitida para a chapa negra que a absorve de novo. Mais e mais calor é acumulado na chapa preta, atinge-se o equilíbrio quando a energia ganha pela absorção de luz visível é exatamente equilibrada pela perda de energia pela emissão infravermelha da chapa de vidro. Com a elevação da temperatura, o comprimento de onda da emissão infravermelha torna-se mais curto. A 200oC (473 K), a radiação máxima é emitida a cerca de 6 m m, em comparação com 10 m m à temperatura ambiente. Finalmente, a cerca de 500oC (773 K), a maior parte da radiação seria emitida a 4 m m, a cujo comprimento de onda o vidro é parcialmente transparente para o infravermelho.
Segue-se que um efeito de estufa eficiente é possível apenas abaixo de 500oC. Porém, a menos que a concentração da radiação solar esteja combinada com o efeito de estufa, as temperaturas de equilíbrio são muito inferiores porque na prática, a temperatura de equilíbrio é ainda mais reduzida por perdas de calor da chapa negra, devido a condutividade térmica e convecção no ar.
Uma variante do efeito estufa é mostrada na figura abaixo.
Quanto ao que concerne à emissão infravermelha, o plástico se comporta analogamente ao vidro, a emissão infravermelha é absorvida pela colméia e parcialmente irradiada de volta. O desempenho deste desenho esta relacionado com o diâmetro das células da colméia e com sua altura.
Outro tipo de efeito de estufa existe, e pode ser usado independentemente ou combinado com a estufa do tipo de chapa negra / vidro comum. Este efeito se baseia em superfícies seletivas. Tais superfícies têm um elevado coeficiente de absorção na parte visível e infravermelha do espectro. Diferente do corpo negro, porém, têm um baixo coeficiente de emissão, e = 0,02 para o infravermelho, além de um comprimento de onda de 2 m m, aproximadamente. Logo, uma superfície seletiva sozinha, sem uma chapa de vidro aquecer-se-á à luz do Sol como uma estufa de chapa negra / vidro comum. Os revestimentos seletivos são obtidos pela deposição de películas de vários metais, por exemplo níquel negro eletrólito ou berílio; óxidos metálicos, por exemplo óxido de cobre obtido quimicamente, sobre alumínio polido, óxido de cobalto ou óxido de níquel, ou camadas de: Fe2O3, MgF2,SiO,SiN, depositadas a vapor, de modo a obter um efeito de interferência na luz. O silício e outros semicondutores, com sua alta absortância na faixa visível e transmitância no infravermelho, são também materiais seletivos. É importante combinar uma alta absortividade com uma elevada relação de absortância/emitância. 
O mecanismo nas superfícies seletivas é o seguinte: fixam-se tubos na chapa, que ficam nela integrados. Um líquido circula pelos tubos e transporta o calor ao consumidor. As chapas receptoras com os tubos são montados num material com baixa condutividade térmica. Na prática este desenho é muito ineficiente, por causa da perda de calor para o ar ambiente em contato com a chapa aquecida. Portanto uma chapa de vidro é sempre usada, porque não só irradia de volta metade da radiação térmica, mas também isola a chapa aquecida da convecção aérea. O novo dispositivo atinge 150oC, se nenhum calor for dele extraído. Seu desempenho pode ser aperfeiçoado ainda eliminando a maioria das perdas devidas a convecção aérea, se o ar entre a chapa de vidro e a chapa de absorção for evacuado, a temperatura de regime constante pode elevar-se ainda mais.
Que eficiência poderia ser atingidas com coletores de chapa plana? Não há resposta simples para esta pergunta, pois há toda uma faixa de rendimentos, dependendo não só do parâmetros do projeto, mas também da intensidade da luz e das condições climáticas, temperatura mínima da demanda, taxa de extração do calor, e outros. Uma outra complicação é que o rendimento de um dado coletor não é constante ao longo do dia: assim como uma sala não aquecida que inicialmente requer um calor extra antes de atingir uma temperatura constante, o coletor inteiro, isto é, o vidro, o absorvedor de metal e o isolamento à sua volta, bem como o ar que encerra, tem de ser aquecidos pelo Sol da manhã, depois de uma noite fria. Portanto, todos os coletores solares operam com saída máxima à tarde, quando a inércia térmica do sistema foi vencida.
Em operação normal, o rendimento global de um coletor de chapa plana, h c, de qualquer coletor térmico solar pode ser expresso como o produto de um rendimento óptico h o e de um rendimento de acumulação térmica, h t. O rendimento óptico é, em primeira aproximação, independente da temperatura de operação do sistema e da intensidade de luz, mas depende do ângulo de incidência da luz. O rendimento de acumulação térmica, por outro lado, é função da temperatura do sistema e da intensidade da luz.
O desempenho de um dado coletor de calor depende muito de sua localização. Nas regiões onde a maior parte do tempo a intensidade solar é adversamente afetada por nuvens, neblinas, e outros tipos de absorção atmosférica,o rendimento médio pode ser substancialmente inferior aos climas ensolarados; pode mesmo mostrar-se impraticável o uso do aquecimento solar durante parte do ano. Em qualquer caso, o uso dos coletores solares exige um dimensionamento cuidadoso, levando em consideração pormenores das condições climáticas do local do usuário. Isto demanda medidas precisas do perfil da intensidade solar durante dias, semanas e anos.
A circulação da água através do coletor é garantida pelo efeito de termo-sifão, provocado pela convecção por gravidade, ou seja, havendo Sol, o fluído aquecido no coletor se desloca para cima, pois sua densidade é inferior à do fluído não aquecido. No circuito estando fechado, o fluído quente por sua vez é substituído pelo frio que, então, é aquecido no coletor e se desloca para cima. A circulação continuará esquentando o coletor que continua sob a ação da radiação do Sol. A velocidade da circulação aumenta com a intensidade da insolação.
Para garantir uma produção permanente de água quente, inclusive nos períodos ‘sem Sol’, é preciso associar um sistema convencional de aquecimento de água ao sistema solar, ou seja, o coletor sozinho não é um aquecedor completo; é preciso adicionar a ele uma tubulação, uma bomba de circulação e, sobretudo um sistema de aquecimento auxiliar, convencional.
O aquecimento de piscinas se dá por um coletor solar separado. O coletor é instalado à volta da piscina como uma grade. O próprio coletor pode ser muito simples, consistindo de uma folha pintada de negro, encerrada em plástico. A água da piscina é alimentada ao coletor por uma bomba, podendo ser a mesma bomba do filtro, e então passa pela frente e pela traseira da chapa antes de voltar à piscina. Uma superfície aproximadamente igual a da piscina, no coletor, é precisa para elevar a temperatura da água de 1oC.
Quando falamos de aquecimento de ambientes, lembramos de casas solares, que não são uma idéia nova. As primeiras foram construídas na década de 30 nos EUA (casas solares do Massachusetts Institute of Technology) e a partir da década de 60 na Europa, sendo a primeira em Odeillo. Bom, como no caso do aquecimento de água sanitária, temos o problema da armazenamento térmico, afinal durante o dia, quando a energia é captada, é o período de menos necessidade, se não tivermos um sistema que conserve esta energia em forma de calor em nosso fluído, de nada adianta o sistema se quando mais necessitamos dele ele não nos atende. O processo pelo qual o fluído guarda a energia nada mais é do que o dado pela simples equação de calorimetria que aprendemos no colegial.
Nosso Q é medido em Cal (calorias), m em g (gramas), D q é nossa variação de temperatura (K) e o c é o calor específico, ele dá a capacidade de armazenamento de energia em forma de calor da substância, por isso é dado em Cal/g.K, na água este valor é 1.
Além dos coletores, precisamos de outros meios que nos permitem armazenar esta energia durante a noite. Estes sistemas compreendem:
 
Um sistema de transferência de calor para evacuar o calor solar do coletor (tubulação).
Um armazenamento térmico.
Um sistema de regulagem.
Nos climas temperados, em nenhum caso é possível renunciar a um aquecimento convencional de apoio integrado ao sistema de aquecimento solar.
Sem armazenamento, como já visto, o sistema solar forneceria aquecimento somente nas horas de maior radiação, quando não se tem real necessidade. O objetivo deste, portanto, é de, defasando a transferência de energia solar, garantir sua distribuição à noite e nas manhãs de céu nublado, quando o aquecimento é necessário.
Podemos armazenar isto de duas formas: uma é aquecer uma massa conveniente de qualquer substância, a quantidade de calor armazenada segue a equação acima exposta, dependendo da massa, variação de temperatura e da substância, se o isolamento do local de armazenamento é suficiente, o calor pode ser usado ulteriormente quando o material de armazenamento entra em contato com o fluído assim como água ou ar, agindo como meio de transferência; a segunda forma é se explorar as mudanças de fase que se produzem em todas as substâncias. Para tomar o exemplo da água, quando o gelo a 0oC é transformado em água a mesma temperatura, o calor fornecido é equivalente ao que foi necessário a esta mesma massa d’água para aumentar sua temperatura de 0 a 80oC. Abaixo mostraremos características de algumas substâncias particularmente adaptadas ao armazenamento de calor.
A cera de parafina e o sal de Glauber (Na2SO4.10 H2O) são substâncias usuais cuja a mudança de fase oferece uma possibilidade de armazenamento térmico, em geral a vantagem deste processo utilizando o calor latente (mudança de temperatura) é a economia de volume de armazenamento, por exemplo para uma mesma capacidade calorífica, um armazenamento com o sal de Glauber teria um volume duas vezes menor que um de água; contudo existem as desvantagens também: uma o preço, o sal de Glauber é infinitamente mais caro que a água, outra que o armazenamento com ele apresenta sérias dificuldades em razão de sua forte predisposição à segregação. Escolhe-se, pois, de preferência, um sistema a água. Conta-se correntemente de 0,06 a 0,12 m3 de água de armazenamento por m2 de coletor instalado. Uma grande abordagem neste assunto esta na maneira de se integrar diferentes componentes a um sistema operacional. Este problema comporta vários aspectos, nem todos de natureza técnica. De início integram-se os coletores térmicos às casas, o que levanta problemas de ordem arquitetônica, técnica e social.
Já a energia eólica é uma forma indireta(convertida) de obtenção de energia do sol, uma vez que os ventos são gerados pelo aquecimento desigual da superfície da Terra pelos raios solares. Em outros termos, a energia eólica é a energia do movimento (cinética) das correntes de ar que circulam na atmosfera.
Como foi dito anteriormente a energia eólica é energia solar convertida. O sol irradia energia em direção à terra a um rácio de 174.423.000.000.000 kW/hora. A terra é aquecida pelo sol de forma irregular – a atmosfera aquece muito mais rapidamente nas regiões equatoriais do que no resto do globo e o solo aquece (e arrefece) mais rapidamente do que os oceanos. O aquecimento diferenciado dá origem a um sistema de convecção atmosférica global: O ar quente é mais leve do que o ar frio e ascende a altitudes de aproximadamente 10 km (6 milhas); seguidamente, move-se em direção ao norte e ao sul (da região equatorial), enquanto o ar frio se move abaixo do ar quente mais leve. Devido à rotação da terra, as correntes atmosféricas não se movem diretamente em direção ao norte e ao sul, ao invés, circulam nos hemisférios norte e sul, movendo-se em espiral com uma direção de rotação no sentido horário (ar quente) e no sentido anti-horário (ar frio). As superfícies terrestres interferem com esta corrente de ar, originando diferentes pressões atmosféricas. O vento é o movimento do ar entre os sistemas de pressão à medida que tentam equilibrar-se.
Estima-se que 1-2% da energia solar na terra seja convertida naturalmente em energia eólica. Uma investigação efetuada na Universidade de Harvard concluiu que uma rede global de estações de energia eólica produziria energia suficiente para a totalidade da população mundial.
Dominar o vento é um dos métodos mais antigos de produção de energia. A humanidade utiliza, desde a antiguidade, os moinhos de vento para moer os cereais e para bombear água. Com o surgimento da eletricidade no final do século XIX, os primeiros protótipos de turbinas eólicas modernas foram concebidos, utilizando tecnologia baseada no tradicional moinho de vento. Desde então, decorreu um processo moroso até que a energia eólica fosse aceite como um método de produção de energia economicamente viável.
A crise petrolífera dos anos 70 e, sobretudo, o movimento anti-energia nuclear nos anos 80 aumentaram o interesse pelas energias alternativas e intensificaram a investigação no sentido de encontrar novas formas ecológica e economicamente viáveis de produçãode energia. As turbinas eólicas construídas nessa época eram utilizadas essencialmente para investigação e eram extremamente dispendiosas. Com a ajuda de programas de gestão e investigação internacional financiados pelo governo, bem como da criação de institutos de investigação, nos anos 80, continuaram a ser investigados, desenvolvidos e implementados novos métodos de produção de energias renováveis.
Institutos de investigação, como o Instituto de Energia Eólica Alemão (DEWI) e o Instituto de Investigação Dinamarquês Risø, bem como vários programas de investigação e cooperação internacionais no sector da energia eólica, contribuíram para os avanços industriais e tecnológicos dos pioneiros da energia eólica. Devido à estreita co-operação entre os institutos de investigação e os pioneiros da energia eólica, foram desenvolvidos e implementados padrões internacionais, uma regulamentação precisa e um design cada vez mais eficientes, tendo resultado em parques eólicos modernos e economicamente viáveis.
Com o desenvolvimento da estação de energia eólica de 55 kW, em 1981, os custos outrora elevados da energia eólica foram drasticamente reduzidos. A energia eólica é, atualmente, uma das fontes energéticas menos dispendiosas, se forem tidos em conta todos os custos externos (por exemplo, os danos ambientais).
As estações modernas de energia eólica produzem uma parte cada vez maior da energia global. A Alemanha é um dos mais importantes mercados de energia eólica, com a segunda maior quantidade de capacidade de energia eólica (23.903 MW em 2008), sendo que os EUA ocupam o primeiro lugar. Juntamente com a Alemanha e os EUA, a Espanha, a França, a Dinamarca, a China e a Índia são os maiores utilizadores de energia eólica para produção de eletricidade.
A indústria da energia eólica, com o crescente volume de exportações, tornou-se um importante mercado global e um fator econômico.
Forma de calcular a energia eólica - O vento é constituído por moléculas de ar em movimento que têm massa – embora não muita. Qualquer objeto em movimento com massa transporta Energia Cinética numa quantidade que se traduz pela equação:
Energia Cinética = 0,5 x Massa x Velocidade2
Onde a Massa é medida em kg, a Velocidade em m/s e a Energia Cinética é dada em joules.
O ar tem uma densidade conhecida (cerca de 1,23 kg/m3 ao nível do mar), assim, a massa de ar que atinge a turbina eólica (que varre uma área conhecida) a cada segundo é calculada através da seguinte equação:
Massa/seg (kg/s) = Velocidade (m/s) x Área (m2) x Densidade (kg/m3)
Assim, a força (ou seja, a energia por segundo) do vento que atinge a turbina eólica com uma determinada área varrida é calculada através da simples inserção do cálculo Massa/seg, na equação padrão de energia cinética facultada acima, resultando na seguinte equação essencial:
Força = 0.5 x Área Varrida x Densidade do Ar x Velocidade3
Onde a Força é medida em watts (ou seja, joules/segundo), a Área Varrida em metros quadrados, a Densidade do Ar em quilogramas por metro cúbico e a Velocidade em metros por segundo.
A avaliação da densidade do ar é essencial para as medições de vento, pois a densidade do ar varia bastante em diferentes níveis e graus. A diferença de pressão atmosférica entre - 10 graus Celsius e + 30 graus Celsius é de 0,177 kg/m3.
A densidade do ar ρ é: 
em kg/m3; Pressão atmosférica = p, Constante dos gases perfeitos R, Temperatura em Kelvin = T
Parece que, no futuro, a solução para o problema da energia terá que passar não só pela exploração de um método perfeito, mas também pela procura de um equilíbrio entre os diferentes métodos aplicados a diferentes realidades.
Infelizmente a maioria dos países ainda utiliza o combustível fóssil como gerador de energia, ou seja, exploram recursos não renováveis e poluem o meio ambiente, ao invés de explorar um método de energia alternativa padrão para cada país. O Brasil, ao contrário da maioria dos países, utiliza energias alternativas, principalmente a hidrelétrica, devido ao nosso país ser rico em recursos hídricos e ter a vantagem do relevo próprio para a utilização das hidrelétricas.
Mais importante que procurar novas formas de obter energia, de aproveitá-la ou armazenar, é sem dúvida conseguir reduzir os seus gastos. Assim, é inquestionável que as energias renováveis contribuirão para um futuro melhor. 
Bibliografia
Energia Solar y Edificacion; Szokolay, S. V., Editorial Blume, 1978.
Energia Solar e Fontes Alternativas; Palz, Wolfgang , Hemus Livraria Editora Limitada, 1981.
 
Imagens
Fotos: -Comptons Interactive Encyclopedia, 1995;
- New Grolier Multimedia Encycloedia, Release 6, 1993;
- Internet.
http://www.ammonit.com/pt/energia-eolica/energia-eolica