A geração de eletricidade é o processo de geração de energia elétrica a partir de outras fontes de energia primária. Os princípios fundamentais da geração de eletricidade por meio de energia mecânica foram descobertos durante a década de 1820 e início da década de 1830 pelo cientista britânico Michael Faraday. Seu método básico é usado ainda hoje: a eletricidade é gerada pelo movimento de um laço de arame, ou disco de cobre entre os pólos de um ímã. Para empresas de energia elétrica, esse é o primeiro processo na entrega de energia elétrica aos consumidores.

Métodos básicos de geração de energia

Podemos conseguir energia elétrica de diversas maneiras, seja transformando energia mecânica através de um gerador em eletricidade, por meio de reações químicas, utilizando células fotovoltaicas, ou ainda utilizando a energia térmica diretamente para gerar pequenas cargas. 

A eletroquímica gerando energia com reações químicas

Eletroquímica é a divisão da química que estuda as reações químicas que acontecem numa solução na interface de um condutor de elétrons (o eletrodo: um metal ou um semicondutor) e um condutor iônico (o eletrólito). Essas reações envolvem a transferência de elétrons entre o eletrodo e o eletrólito ou espécies em solução.

Uma célula eletroquímica é um dispositivo que produz uma corrente elétrica a partir de energia liberada por uma reação redox (redução-oxidação ou oxirredução) espontânea. Este tipo de célula inclui a célula galvânica ou célula voltaica, em homenagem a Luigi Galvani e Alessandro Volta, os dois cientistas que conduziram vários experimentos sobre reações químicas e corrente elétrica durante o final do século 18, Sendo atribuído à Volta a invenção da primeira pilha.

Baterias recarregáveis

Hoje em dia, as baterias são feitas de placas com a ajuda de substâncias químicas reativas, que são separadas por barreiras. Estas barreiras são polarizadas de modo que todos os elétrons se reúnem em um lado. O lado onde se reúnem torna-se carregado negativamente e o outro lado torna-se positivamente carregado. Quando se liga um dispositivo, cria-se uma corrente de elétrons e um fluxo através do dispositivo para o lado positivo. Ao mesmo tempo, uma reação eletroquímica tem lugar no interior das pilhas, que fazem com que os elétrons sejam reabastecidos. O resultado é um processo químico que gera energia elétrica.

 Em uma bateria não-recarregável, essas mudanças são irreversíveis. Uma bateria recarregável, no entanto, pode ser eficaz para inverter as alterações químicas que ocorrem durante o processo de descarga. Desta forma, ela tem sua carga completamente restaurada e está apta para uso novamente.

Células fotovoltaicas

Em 1839, o cientista francês Edmund Becquerel descobriu que certos materiais emitem uma faísca de eletricidade ao serem atingidos com a luz solar. Este efeito fotoelétrico foi usado em células solares primitivas feitos de selênio no final do século 19. Na década de 1950, cientistas da Bell Labs reinventaram a tecnologia e, usando silício, produziram células solares que poderia converter quatro por cento da energia do sol diretamente em eletricidade. Dentro de alguns anos, essas células fotovoltaicas foram utilizadas para alimentar naves espaciais e satélites com energia solar.

Os componentes mais importantes de uma célula fotovoltaica são duas camadas de material semicondutor, geralmente constituídas por cristais de silício. Por si só, o silício cristalizado não é um bom condutor de eletricidade, mas quando impurezas são adicionadas intencionalmente – um processo chamado dopagem – o palco está montado para a criação de uma corrente elétrica. A camada inferior da célula fotovoltaica é normalmente dopada com boro, que se liga com o silício para facilitar uma carga positiva. A camada superior é dopada com fósforo, que se liga com o silício para facilitar uma carga negativa.