O que é Energia Solar?
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17 de outubro de 2018
A energia solar é toda a energia proveniente da luz e do calor do Sol. Essa alternativa está sendo cada vez mais procurada por se tratar de uma fonte de energia renovável, em oposição às energias hidrelétrica e nuclear, por exemplo.
Assim como a energia eólica, a energia solar é uma das formas limpas de produção de energia que mais cresce no mundo. Estima-se que as usinas de energia solar devam ajudar a reduzir por volta de 600 mil toneladas de emissões de C02 por ano.
O que é energia solar?
As tecnologias utilizadas para captar a energia solar estão em constante evolução, e podem ser caracterizadas como ativas ou passivas, dependendo da forma como capturam, convertem e distribuem essa energia. Entre essas tecnologias podemos citar o aquecimento solar, a energia solar fotovoltaica, arquitetura solar, a energia heliotérmica e a fotossíntese artificial.
No aquecimento solar, a luz do Sol é usada para aquecer a água de casas e prédios, não tendo como objetivo a geração de energia elétrica. A geração fotovoltaica converte a energia luminosa diretamente em energia elétrica.
Já as usinas heliotérmicas produzem a eletricidade em dois passos: primeiro, os raios solares concentrados aquecem um receptor, e depois esse calor é usado para impulsionar o processo da geração de energia elétrica através da movimentação de uma turbina.
Sendo assim, a energia pode ser gerada tendo como objetivo basicamente duas finalidades: a energia elétrica e a energia térmica. Confira a seguir como a energia solar é manipulada para alcançar cada um deles.
Energia elétrica
A conversão da luz solar em eletricidade utiliza energia fotovoltaica (PV) ou, indiretamente, energia solar concentrada (CSP). Nesse segundo caso, são usadas lentes ou espelhos para focar uma área de luz solar em uma pequena viga, enquanto que sistemas PV convertem a luz em corrente elétrica por meio do efeito fotoelétrico.
Estima-se que a energia solar gerava menos de 1% do total da rede mundial de eletricidade no ano de 2013. Cálculos de especialistas na área apontam que essa fonte de energia irá crescer o suficiente para se tornar a maior fonte mundial de eletricidade em 2050.
Energia Elétrica
Além disso, a energia solar fotovoltaica e a energia solar concentrada deverão contribuir, respectivamente, com 16% e 11% da demanda de consumo global.
As primeiras usinas solares comerciais foram desenvolvidas na década de 80. A instalação SEGS CSP, no deserto de Mojave, na Califórnia, é a maior usina de energia solar do mundo, e foi construída em 1985. Outras grandes usinas com produtividade notável são a Usina Solar de Solnova e a Usina Solar de Andasol, ambas localizadas na Espanha.
As maiores centrais fotovoltaicas do mundo são o Água Caliente Solar Project, nos Estados Unidos, e o Parque Solar Charanka, na Índia. A seguir, confira mais informações a respeito da energia fotovoltaica e da energia concentrada.
Energia Fotovoltaica
A energia fotovoltaica tem se tornado uma fonte de eletricidade relevante nas últimas duas décadas.
Através dela, um dispositivo chamado célula solar converte a luz em energia elétrica por meio do uso do efeito fotoelétrico. A primeira célula solar foi construída por Charles Fritts na década de 1880, e tem sido aprimorada recorrentemente desde então por outros engenheiros e técnicos da área.
Na Normandia, na França, uma estrada pavimentada com painéis solares fotovoltaicos chamou muito a atenção no setor por ser uma iniciativa bastante visionária, como a primeira estrada solar do mundo.
Energia Fotovoltaica
Seu principal objetivo é gerar energia para a iluminação pública de uma pequena cidade de 5 mil habitantes da região francesa. A estrada foi inaugurada em 2016.
Há também iniciativas para gerar energia compartilhada, uma solução para fornecer energia solar a quem não possui acesso a telhados. Isso se chama condomínio solar, e devido a sua economia de escala, a maior radiação solar no local da usina e o uso de rastreamento solar, essa modalidade possibilita uma eficiência econômica elevada.
Energia Concentrada
O sistema de concentração de energia solar (CSP) concentra a radiação solar infravermelha capturada com espelhos e cria um processo térmico de vapor para movimentar turbinas e gerar energia elétrica.
Esse método também é contemplado por uma vasta gama de tecnologias que existem atualmente, todas voltadas para o objetivo de rastrear o Sol e focalizar a sua luz.
As técnicas mais desenvolvidas até hoje são as calhas parabólicas, o refletor linear, a torre de energia solar e o motor Stirling. Todos esses sistemas trabalham inicialmente da mesma forma, aquecendo um fluido de trabalho pela luz solar concentrada e utilizando-o para gerar energia ou armazená-la.
A maior usina solar térmica do mundo se chama Usina de Ivanpah e está localizada na cidade de Las Vegas, no deserto de Mojave no estado da Califórnia.
Energia Térmica
As tecnologias solares térmicas são usadas principalmente para aquecimento de água, aquecimento e refrigeração de ambientes e também para a geração do processo de calor.
Os tipos mais comuns de aquecedores solares de água são coletores de tubo evacuado, coletores de plástico não vidrados (utilizados principalmente para aquecer piscinas) e coletores de chapa de vidros (geralmente são os escolhidos para uso doméstico)
A China é o líder mundial de produção de energia solar através de sistemas solares de água quente. Israel e Chipre são os líderes no uso de sistemas solares de água quente: mais de 90% das residências desses países usam esse sistema. Nos Estados Unidos, Canadá e Austrália, a aplicação dominante de energia solar térmica é visando o aquecimento de piscinas.
Leia a seguir a respeito das principais funcionalidades do uso de energia térmica gerada através da energia solar.
Cozimento
Por meio de fornos solares é possível cozinhar, secar e pasteurizar. Essa tecnologia pode se apresentar em três categorias: fornos solares, panelas e fornos refletores.
O primeiro tipo foi construído em 1767, e consiste em um fogão de caixa básico com recipiente isolado por uma tampa transparente. Esse equipamento pode ser usado mesmo com céu parcialmente nublado e ainda assim atingir temperaturas de 90º a 150º C.
As panelas também podem atingir altas temperaturas, mas precisam de luz direta para funcionar bem, e devem ser reposicionadas para acompanhar o Sol. O forno refletor usa um painel refletor que direciona a luz solar para um recipiente isolado, atingindo temperaturas comparáveis às do forno solar.
Evaporação
Tecnologias como, por exemplo, refletores parabólicos podem fornecer calor para aplicações comerciais e industriais.
O primeiro sistema comercial a atuar dessa forma para tal finalidade foi o Solar Total Energy Project (STEP), na cidade de Newnan, estado da Geórgia (EUA). Um campo com 114 refletores parabólicos fornece mais de 50% do aquecimento, ar condicionado e eletricidade de uma fábrica de roupas.
Há também as lagoas de evaporação, que são muito utilizadas para obter o sal da água do mar. Essa é uma das aplicações mais antigas da energia solar. Os coletores transparentes não vidrados (UTC) são outra opção, e consistem em paredes voltadas para o Sol, que são geralmente utilizadas para o pré-aquecimento do ar da ventilação.
Tratamento de água
Para tornar uma água salobra em potável, é possível fazer uso do processo de destilação solar, que é um método utilizado por alquimistas árabes desde o século XVI.
A desinfecção solar da água é feita através da exposição de garrafas de plástico cheias de água ao Sol por várias horas. Esse método é, inclusive, recomendado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como viável para o tratamento doméstico de água e para o armazenamento seguro. Mais de dois milhões de pessoas que moram em países em desenvolvimento fazem uso diário desse método para obter água potável.
Aquecimento, refrigeração e ventilação
Em lugares como os Estados Unidos, por exemplo, os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado representam 30% da energia usada em edifícios comerciais, e 50% da energia usada em edifícios residenciais. Uma parte considerável dessa energia poderia ser compensada através da tecnologia de aquecimento solar.
Um exemplo de tecnologia que pode ser usada a esse favor é a chaminé solar, que consiste em um sistema solar passivo de ventilação, composto por um duto vertical que liga o interior e o exterior de um edifício.
A medida em que a chaminé aquece, o ar da parte interna da construção também é aquecido, gerando uma corrente que puxa o ar. O desempenho de chaminés solares pode ser melhorado ao usar vidros e materiais de massa térmica de forma a imitar estufas.
Massa térmica pode ser qualquer material usado para armazenar calor ou energia solar. Alguns exemplos de materiais são pedra, cimento e água, entre outros.
A energia solar no Brasil
Como o Brasil é o país com maior taxa de irradiação solar do mundo, isso o torna detentor de um grande potencial. Ainda assim, a energia solar representa apenas 0,75% da produção atualmente. No entanto, há estimativas do Ministério de Minas e Energia que sugerem que possa atingir 4% até 2024.
MPX Tauá
Em agosto de 2011 foi inaugurada a MPX Tauá, no município de Tauá, no sertão do estado do Ceará. Essa foi a primeira usina solar fotovoltaica a gerar eletricidade em escala comercial no Brasil.
Até 2017, a maior do Brasil era a Usina Solar Cidade Azul, localizada no município de Tubarão, em Santa Catarina. O empreendimento foi construído pela Tractebel Energia, e faz parte de um projeto de investimento de pesquisa e desenvolvimento da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) em parceria com a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Composta por 19.424 painéis solares, ela é capaz de abastecer cerca de 2.500 residências.
Usina Solar Cidade Azul
A geração descentralizada (gerada por sistemas instalados nos telhados das residências) é também uma maneira de produzir energia através da luz solar. Em janeiro de 2013, a ANEEL publicou a Norma Resolutiva 482/2012, que estabeleceu regras para a micro e a mini geração de energia. Essa norma permite que consumidores possam gerar sua própria energia e trocar o excedente produzido por créditos de descontos em futuras contas de luz.
