Sair da rede é um sonho para alguns e um pesadelo para outros. Só a ideia de ter de monitorizar o seu consumo de energia é suficiente para desmotivar a maioria das pessoas. Sim, quando temos uma infinidade de conveniências modernas que sugam energia dia e noite, viver fora da rede não é uma tarefa fácil, mas é uma tarefa muito gratificante.
As pessoas optam por viver fora da rede por várias razões: para serem auto-suficientes, para se afastarem mais da sociedade, para diminuírem a sua pegada ambiental… ou, claro, para se prepararem para o apocalipse zombie que se aproxima!
Mas sair da rede não se trata apenas de viver os seus ideais – num local remoto, pode ser mais económico instalar um sistema elétrico autónomo fora da rede em vez de instalar linhas eléctricas para ligar à rede, o que pode custar uns elevados $10-30k por km de linha ou, em muitos casos, até mais do que isso.
Quer o seu sonho seja totalmente ecológico (100 por cento renovável) ou não (100 por cento alimentado por um gerador a gás) ou uma opção híbrida que se situa algures no meio, pode encontrar uma solução de energia fora da rede que funcione para si. Neste guia, concentramo-nos nos sistemas de energia renovável e nas fontes de energia para que possa ter uma boa ideia de como fornecer eletricidade e calor à sua casa de forma sustentável. A partir daí, pode comparar os sistemas para encontrar a configuração mais adequada para si.
Partes de um sistema de energia fora da rede
Primeiro, vamos dar uma vista de olhos às várias partes de um sistema fora da rede para que veja como tudo se conjuga. Um sistema de energia fora da rede (também conhecido como sistema de energia autónomo) funciona independentemente da rede eléctrica principal para fornecer energia. Inclui vários componentes que geram, armazenam, regulam e distribuem eletricidade.
Fonte de energia – Tudo começa com a fonte. Sol, água, vento, biomassa, resíduos – estas fontes de energia renováveis são como os alimentos que alimentam o nosso corpo. Sem elas não vivemos. Sem a fonte de energia, os nossos sistemas de energia fora da rede não funcionam.
Sistema de energia – Quer se trate de energia solar fotovoltaica, turbinas eólicas ou turbinas micro-hídricas, estas fontes de energia renováveis recolhem a energia do ambiente e convertem-na em eletricidade.
Inversor – Os sistemas de energia fora da rede geram eletricidade de corrente contínua (DC). Uma vez que a maioria dos aparelhos e dispositivos domésticos utiliza corrente alterna (CA), existe uma incompatibilidade. Entra o inversor. Tal como um tradutor ouve uma conversa em espanhol e a traduz para inglês, o inversor converte a eletricidade CC em CA para que todos os seus aparelhos possam funcionar.
Sistema de distribuição – Estas são as entranhas do sistema – a cablagem, os interruptores e os disjuntores necessários para distribuir a eletricidade da fonte de energia, das baterias ou do gerador para alimentar a sua casa e os seus aparelhos.
Monitorização e controlo – O cérebro do sistema. Desempenham um papel importante, uma vez que operam o funcionamento do sistema e, em segundo plano, também monitorizam a produção e utilização de energia, gerindo o carregamento das baterias e afinando as definições para um funcionamento mais eficiente em termos energéticos. Se estiver ligado à rede, precisará também de um contador para medir a eletricidade que utiliza da sua própria fonte de energia em comparação com a da rede. Além disso, se partilhar o seu excesso de energia com a rede, um contador especial permitir-lhe-á medir a quantidade consumida pela rede em relação à quantidade de energia que utiliza da rede, para efeitos de equilíbrio.
Componentes de segurança – Este equipamento protege o seu sistema, a sua casa, os seus aparelhos e a si próprio. O equipamento de ligação à terra liga literalmente o seu sistema ao solo, como uma “rota de fuga” para a eletricidade extra quando o sistema fica sobrecarregado (por exemplo, durante um pico de energia provocado por um raio). Pense num balão: tem uma capacidade limitada e se tentarmos insuflar ar extra no balão, ele explode. Adicionar um pequeno orifício ao balão permite que o excesso de ar escape sem que o balão expluda, e é mais ou menos assim que o equipamento de ligação à terra funciona também.
Controlador de carga – Uma vez que os sistemas fora da rede necessitam de uma fonte de alimentação de reserva quando o vento não sopra ou o sol não brilha, um controlador de carga é um componente necessário (a não ser, claro, que opte por não ter energia durante longos períodos do dia). Este dispositivo regula a tensão e a corrente que circulam entre a fonte de energia (por exemplo, painéis solares) e as baterias, evitando que estas sejam sobrecarregadas e assegurando um carregamento eficiente.
Banco de baterias – Outro ingrediente essencial para os sistemas de energia fora da rede, uma vez que armazenam eletricidade para utilização posterior ou em alturas em que a sua fonte de energia pode estar a funcionar, mas a procura é superior à oferta. O banco de baterias é dimensionado para fornecer energia suficiente para satisfazer as suas necessidades energéticas. É geralmente a parte mais cara do sistema.
Gerador de reserva – Algumas soluções de energia fora da rede incorporam um gerador de reserva, outras não. São geralmente utilizados em locais com recursos energéticos limitados ou para o ajudar durante um período de baixa produção de energia prolongada. Para além de fornecerem diretamente energia de reserva, também podem ser utilizados para recarregar as suas baterias. Se a sua bateria for suficientemente grande, não precisa dela, mas, por outro lado, o armazenamento de baterias é dispendioso.
7 Soluções de energia fora da rede
Esta lista analisa 7 soluções para alimentar a sua casa fora da rede. Apresenta três dos sistemas de energia fora da rede mais comuns que fornecem eletricidade. Mais abaixo, apresentamos soluções de energia fora da rede que fornecem calor e, por último, outra opção que as pessoas acham útil se precisarem apenas de uma pequena dose de eletricidade.
Sistemas de energia fora da rede para eletricidade
1. Energia solar
A energia solar fotovoltaica (também conhecida como painéis solares) gera energia a partir da luz do sol. Quando a luz solar atinge o painel solar, as células fotovoltaicas no interior do painel captam a luz e convertem-na em eletricidade. Esta eletricidade pode ser armazenada em baterias para utilização posterior. Caso contrário, pode transformar os seus painéis em máquinas de fazer dinheiro, partilhando o excesso de energia com a rede, se estiver ligado a ela.
Os painéis solares são as formas mais comuns e prontamente disponíveis de energia renovável para os proprietários de casas fora da rede. A sua instalação pode ser dispendiosa, mas com a vida verde a ganhar força, muitos governos oferecem descontos e incentivos para sistemas de energia solar como estes.
No que diz respeito à escolha de uma fonte de energia fora da rede, a energia solar fotovoltaica está no topo da lista da maioria das pessoas. É uma óptima opção, mas tem as suas limitações. Em primeiro lugar, é uma fonte de energia intermitente que só fornecerá energia durante o dia. E se viver num local como a costa oeste, onde o céu está normalmente encoberto, ou se viver numa floresta com sombra, não irá gerar muita eletricidade. A energia solar também se limita a fornecer eletricidade, pelo que não é uma solução tudo-em-um se quiser ter aquecimento ambiente.
Com o rápido aumento da produção de energia solar fotovoltaica nos últimos anos, os custos baixaram, tornando-a uma opção muito mais acessível. Há muitas opções por onde escolher, incluindo kits de energia solar fora da rede em pequena escala. Existem agora várias formas de partilhar a sua eletricidade se não a quiser guardar para si no seu banco de baterias. Pode vendê-la de volta à rede ou distribuí-la através da partilha entre pares (peer-to-peer) através de uma micro-rede comunitária – Sonnen é um dos maiores exemplos disto.
Um sistema fotovoltaico não é a única forma de aproveitar a energia do sol. Os aquecedores solares de água (por vezes referidos como sistemas solares de água quente doméstica) também utilizam a energia do sol para aquecer a água da sua casa. Seja como for, viver fora da rede não tem de significar ferver água para tomar um bom banho quente!
Por último, um fogão solar é uma forma interessante de cozinhar alimentos. Concentram o calor do sol no seu material refletor, aquecendo os alimentos a temperaturas seguras.
2. Energia eólica
Uma turbina eólica utiliza pás que captam o vento e fazem girar um rotor, que alimenta um gerador e cria eletricidade. A energia eólica tem uma longa história, o que prova a sua eficácia – há mais de 1000 anos apareceram os primeiros moinhos de vento e a primeira turbina utilizada para gerar eletricidade foi em 1887.
As turbinas eólicas modernas podem ser do tipo de eixo horizontal (HAWT), que é o tipo que vemos normalmente, ou do tipo de eixo vertical (VAWT), que muitas vezes parecem batedores de ovos. Este último tipo é muito menos comum, uma vez que não são tão eficientes como os HAWT e, por não serem tão comuns, não existe uma seleção tão vasta. No entanto, têm a vantagem de serem omnidireccionais, pelo que podem captar vento de todas as direcções. A sua conceção também é melhor para velocidades de vento baixas.
A principal desvantagem da energia eólica é que o vento não é fiável. Varia consoante o local onde se vive e, mesmo no mesmo local, muda de dia para dia de acordo com os padrões climáticos. Embora quantidades limitadas de energia eólica possam ser armazenadas em baterias para utilização posterior, é importante ter um plano de contingência se depender da eletricidade de uma turbina eólica.
Para as casas que estão na rede, existem programas governamentais que fornecem incentivos para a utilização de fontes de energia verde, e pode haver oportunidades de ganhar descontos se partilhar a sua energia eólica com a rede.
3. Energia micro-hídrica
Tal como as turbinas eólicas, as pás das turbinas hidráulicas captam a água em movimento, que depois faz girar o rotor da turbina e alimenta um gerador. O exemplo mais comum é uma barragem hidroelétrica que deixa cair água em turbinas enormes e gera energia hidroelétrica para comunidades inteiras.
As turbinas hidráulicas para casas fora da rede são obviamente mais pequenas e, infelizmente, estão limitadas a casas que se encontram perto de massas de água em movimento. A água é mais fiável do que o vento, mas é necessária uma certa quantidade de força cinética para fazer girar as turbinas, e é difícil encontrar água em movimento suficiente para criar essa força na maioria dos locais. O resultado é que a energia hidroelétrica fora da rede é uma opção menos comum do que a solar ou a eólica.
Fontes de energia fora da rede para calor
4. Bombas de calor (subterrâneas e de ar)
As bombas de calor estão a tornar-se uma forma popular de aquecer e arrefecer a casa graças à sua eficiência. Funcionam segundo o mesmo princípio que um ar condicionado ou um frigorífico, exceto que, em vez de apenas arrefecerem, podem também aquecer um espaço e satisfazer as suas necessidades de água quente. Os dois tipos mais comuns de bombas de calor são as bombas de calor aerotérmicas (de longe as mais comuns) e as bombas de calor geotérmicas (também conhecidas como geotérmicas).
As bombas de calor aerotérmicas funcionam extraindo o calor do exterior e transferindo-o para um fluido de permuta de calor (refrigerante ou água) e, em seguida, despejando esse calor no interior da casa. No verão, retiram o calor do interior e despejam-no no exterior.
As bombas de calor geotérmicas fazem o mesmo, mas retiram o calor do subsolo, o que é mais eficiente, uma vez que a Terra, abaixo da linha de gelo, tem uma temperatura constante e fiável de 10 graus Celsius (50 graus Fahrenheit). Embora sejam mais eficientes do que as bombas de calor de fonte de ar, os sistemas geotérmicos têm um custo inicial mais elevado. No entanto, a longo prazo, as poupanças compensam.
As bombas de calor são mais eficientes do que outros sistemas de aquecimento – com um rácio de eficiência de aproximadamente 3:1, produzem cerca de três vezes mais energia do que a que utilizam. Podem ser tão eficientes porque estão a utilizar o calor já existente no ambiente em vez de o produzirem através de combustão (por exemplo, queimar gás natural ou petróleo).
As bombas de calor utilizam eletricidade. Muita. Por isso, para uma instalação fora da rede renovável, teria de ter um sistema solar fotovoltaico para alimentar a bomba de calor. Assumindo que o seu sistema solar é suficientemente potente, toda a eletricidade, aquecimento/arrefecimento do espaço e água quente seriam fornecidos por estes dois sistemas.
Existem outros tipos de sistemas de aquecimento que podem funcionar com eletricidade, mas destacámos aqui as bombas de calor devido à sua elevada eficiência.
5. Biomassa / Biogás
As caldeiras de biomassa utilizam a combustão de materiais orgânicos, tais como aparas de madeira, pellets, troncos, palha (e outros produtos agrícolas) e resíduos sólidos urbanos para gerar calor, eletricidade ou ambos.
O biogás, por outro lado, utiliza materiais orgânicos húmidos, como estrume animal, restos de comida ou resíduos agrícolas, e decompõe-os com microrganismos num ambiente anaeróbico (ausência de oxigénio) para produzir biogás (uma mistura de metano e dióxido de carbono) que pode ser queimado para produzir calor ou convertido em eletricidade.
É considerada uma fonte de energia renovável, uma vez que os materiais orgânicos introduzidos no sistema são reabastecidos naturalmente. Mas o impacto ambiental depende de uma série de factores, como o tipo de biomassa utilizada, a forma como é colhida e a eficiência do processo de conversão. Por exemplo, as florestas geridas de forma sustentável podem servir como fonte de combustível de biomassa sem esgotar os recursos naturais, enquanto que a utilização de resíduos agrícolas ou de resíduos orgânicos pode ajudar a reduzir os resíduos dos aterros e as emissões de metano.
As caldeiras de biomassa funcionam com uma eficiência de aproximadamente 90 por cento, o que está ao nível dos fornos a gás de alta eficiência que são vendidos atualmente. Para os proprietários rurais que pretendem um sistema de aquecimento simples e fiável, um aquecedor a pellets ou outra caldeira de biomassa pode ser uma boa escolha, especialmente se dispuserem de um fornecimento local de combustível proveniente de florestas geridas de forma responsável – e ainda mais se puderem obter esse combustível nas suas terras.
No entanto, a queima de madeira tem alguns inconvenientes. A primeira é a quantidade de poluentes que liberta para o ar. Isto é especialmente problemático se viver numa cidade ou perto dela (embora a maioria dos proprietários de casas fora da rede não o faça), uma vez que poluentes como PM e VOCs são mais problemáticos na cidade. Embora as árvores possam ser plantadas como novos sumidouros de carbono para substituir as que são cortadas, quando se queima madeira está-se a acelerar o ritmo a que essas emissõesde CO2 entram na atmosfera. Além disso, se estiver a cortar a sua própria lenha, há muito trabalho envolvido, embora os proprietários rurais não sejam estranhos ao trabalho e possa ser uma boa maneira de fazer exercício.
Há algum debate sobre o quão mau é queimar madeira em comparação com a queima de combustíveis fósseis. Depende de factores como a distância de transporte, a refinação do combustível, a eficiência do sistema de aquecimento, etc. Por um lado, se estiver a apanhar lenha morta no seu próprio terreno e estiver longe da civilização, o seu impacto no ambiente será muito diferente do de uma pessoa urbana que queima lenha não local. Do mesmo modo, podem ser feitas diferentes comparações entre a queima de combustíveis fósseis e a queima de madeira.
Há tipos de biomassa e sistemas de biogás que podem fornecer calor e eletricidade, o que parece ser perfeito para quem vive fora da rede, mas a realidade é que são caros e de manutenção dispendiosa.
6. O fogo
O fogo foi a primeira fonte de energia da humanidade e, até hoje, continua a ser incrivelmente útil. Pode ser utilizado para aquecer, cozinhar, iluminar, limpar terrenos, incinerar resíduos, entre várias outras utilizações, o que o torna uma fonte de energia muito importante para quem vive fora da rede.
Embora a madeira possa ser queimada em caldeiras de biomassa com fogo, estamos a mencionar esta opção separadamente devido às suas muitas aplicações e à sua simplicidade. O fogo pode ser utilizado para gerar calor, cozinhar, etc. Tudo o que precisa é de madeira e um fósforo. Não há nada mais simples ou mais fiável para uma vida fora da rede, uma vez que a sua propriedade terá muito provavelmente árvores a crescer e que pode sempre utilizar como combustível.
Um fogão a lenha é uma peça central importante para um estilo de vida fora da rede. Uma fonte de calor eficaz, particularmente adequada para casas pequenas, manterá a casa quente durante as estações mais frias. Pode também substituir um fogão elétrico ou a gás quando é necessário cozinhar ou ferver água numa chaleira.
O calor radiante de um fogão a lenha pode também secar a roupa que tenha pendurado no interior em dias frios ou húmidos.
Algumas formas de fogo controlado no exterior, como um churrasco a carvão, uma fogueira ou um forno subterrâneo (por vezes chamado método do forno de terra) são também alternativas eficazes ao fogão elétrico ou a gás. São especialmente úteis em tempo mais quente, quando acender um fogão a lenha no interior tornaria a sua casa demasiado quente.
Estas formas de fogo também proporcionam oportunidades de entretenimento ou de ligação – há algo de especial em reunir-se à volta de uma fogueira com marshmallows, ou juntar-se para um churrasco em frente a um forno subterrâneo.
Por último, mas não menos importante, as velas e as lanternas podem fornecer-lhe luz à base de fogo quando não tem eletricidade por qualquer razão.
Sistema de energia fora da rede em pequena escala
7. Inversores de energia para carregar pequenos dispositivos
Se simplificou a sua configuração fora da rede para apenas um fogão a lenha para cozinhar e aquecer, já tem a vida fora da rede planeada! No entanto, no século XXI, tornou-se difícil viver sem eletricidade graças à nossa dependência da Internet. E, dependendo do sítio onde se vive, é difícil viver sem carro. Felizmente, existe uma solução de energia que combina essas duas dependências: o inversor de energia.
Os proprietários de casas de campo usam inversores de energia nos seus carros para carregar pequenos dispositivos (como telemóveis, computadores portáteis e tablets) enquanto fazem recados. Esta é uma forma super eficiente de utilizar um veículo. Os automóveis são uma espécie de grandes geradores, pois carregam a bateria enquanto funcionam, pelo que pode tirar partido disso, utilizando simultaneamente a bateria como fonte de energia para os seus pequenos dispositivos.
Se for um proprietário rural, provavelmente não utilizará os seus aparelhos com muita frequência, uma vez que estará ocupado com a manutenção das colheitas ou dos animais, com o esvaziamento da casa de banho de compostagem, com a cozinha, com a limpeza e com outras tarefas. Assim, o humilde inversor de energia pode ser o único sistema de energia fora da rede de que alguma vez precisará!
