Proposta de sequência didática para o estudo da conversão energética utilizando o efeito termoelétrico

Abstract

O uso de energias renováveis tem sido pauta frequente no que diz respeito ao abastecimento e fornecimento energético. Apesar disso, alguns mecanismos de geração de energia renovável têm sido pouco explorados nas escolas e universidades, como é o caso do efeito Seebeck. Essa observação nos impulsionou a analisar a aplicabilidade de uma fonte energética baseada nesse efeito. Utilizando placas cerâmicas termoelétricas, aplicamos um gradiente de temperatura entre seus terminais de modo que a temperatura da placa fria fosse mantida constante (aproximadamente 0 graus Celsius) e a placa quente com temperatura variável. A diferença de potencial (DDP) observada manteve-se sempre proporcional à diferença de temperatura aplicada, de acordo com a literatura consultada, com pico de aproximadamente 1,6 volts para dois módulos termoelétricos associados em série e submetidos a um gradiente de 56 graus Celsius entre seus terminais. Observamos também que o número de placas na associação em série aumenta a DDP resultante de forma linear, ou seja, a cada novo módulo adicionado foi constatado um aumento correspondente na DDP observada. Este fato sugere, a priori, que podemos conseguir uma DDP desejada ajustando o número de placas associadas. Para o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos módulos termoelétrico de 16 centímetros quadrados de área, o qual é bastante prático em pequenas instalações, como por exemplo sistemas que utilizam microcontroladores. Ademais, pode ser aplicado como ferramenta de ensino em diferentes níveis educacionais, contribuindo para a difusão do efeito termoelétrico e da metodologia de aprendizagem prática. Portanto, aplicações utilizando o efeito Seebeck podem ser úteis tanto no desenvolvimento de novas tecnologias que buscam eficiência energética como um instrumento educativo no âmbito das ciências tecnológicas. Como perspectivas futuras, há possibilidade de utilização da energia solar como fonte de aquecimento do módulo termoelétrico e, com isso, termos uma fonte de energia limpa, barata e praticamente inesgotável com potencial de conversão em eletricidade.