Transformações Energéticas e Rendimento de uma Termelétrica

A produção de energia elétrica em uma central termelétrica é um processo que envolve muitas etapas, sendo que cada uma tem um rendimento específico. Consideramos rendimento como a relação entre a energia utilizada e o total de energia fornecida (n = energia útil/energia total). Como o rendimento nunca é de 100%, sempre ocorrerão perdas. Abaixo são explicadas todas as conversões de energia que ocorrem numa termelétrica e seus respectivos rendimentos:

A energia chega à usina na forma de energia química (carvão), que se converte em energia térmica (calor) na combustão. O calor produzido é usado para aquecer a água, transformando-a em vapor.

A energia térmica do vapor é transformada em energia mecânica nas turbinas, onde o vapor, ao expandir-se, realiza trabalho sobre as pás da turbina, movendo-as. Essa etapa tem um baixo rendimento.

Esta energia mecânica é usada para acionar o gerador elétrico, que converte grande parte (alto rendimento) da energia que recebe em energia elétrica. Certa quantidade dessa energia elétrica volta a se transformar em calor nos fios, barras-gerais, transformadores e no sistema de transmissão (perdas de energia).

Finalmente, a energia elétrica restante é aproveitada para fazer funcionar motores, acender lâmpadas, acionar máquinas elétricas ou ser utilizada em processos químicos (eletrólise, galvanoplastia, niquelação etc.).

A tabela abaixo mostra o rendimento aproximado de 100 unidades de energia térmica existentes inicialmente no carvão, numa boa e eficiente usina termelétrica da atualidade, operando nas melhores condições.

Rendimentos nas conversões de energia
Local	Forma de energia	Rendimento por cento	Unidades de energia convertidas
Carvão Caldeira Turbina Gerador Sistema de transmissão (até a utilização) Transformadores de subestação Motores grandes (média) Motores pequenos (média) Lâmpadas	Química Térmica Mecânica Elétrica Elétrica Elétrica Mecânica Mecânica Luminosa	.......... 85 30 96 80 98 85 65 3,5	100,0 85,0 25,5 24,5 19,6 19,2 16,3 12,5 0,67

O mesmo esquema está representado na ilustração abaixo, sendo que as letras maiúsculas junto às setas azuis indicam a energia que passa para a próxima etapa, as minúsculas junto às setas pretas indicam as perdas e X e Y indicam o total de energia no início e no fim do processo, respectivamente.

Fonte: Feira de Ciências - Usina Termelétrica