O sol é fonte de energia renovável, o aproveitamento desta energia tanto como fonte de calor quanto de luz, é uma das alternatias energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio.
A energia solar é abundante e permanente, renovável a cada dia, não polui e nem prejudica o ecossistema. A energia solar é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde se encontram bons índices de insolação em qualquer parte do território.
A Energia Solar soma características vantajosamente positivas para o sistema ambiental, pois o Sol, trabalhando como um imenso reator à fusão, irradia na terra todos os dias um potencial energético extremamente elevado e incomparável a qualquer outro sistema de energia, sendo a fonte básica e indispensável para praticamente todas as fontes energéticas utilizadas pelo homem.
O Sol irradia anualmente o equivalente a 10.000 vezes a energia consumida pela população mundial neste mesmo período. Para medir a potência é usada uma unidade chamada quilowatt. O Sol produz continuamente 390 sextilhões (390x1021) de quilowatts de potência. Como o Sol emite energia em todas as direções, um pouco desta energia é desprendida, mas mesmo assim, a Terra recebe mais de 1.500 quatrilhões (1,5x1018) de quilowatts-hora de potência por ano.
A energia solar é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas vantagens sobre as outras formas de obtenção de energia, como: não ser poluente, não influir no efeito estufa, não precisar de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica, mas tem como desvantagem a exigência de altos investimentos para o seu aproveitamento. Para cada um metro quadrado de coletor solar instalado evita-se a inundação de 56 metros quadrados de terras férteis, na construção de novas usinas hidrelétricas. Uma parte do milionésimo de energia solar que nosso país recebe durante o ano poderia nos dar 1 suprimento de energia equivalente a:
Está diretamente ligado na quantidade de energia que um determinado corpo é capaz de absorver, sob a forma de calor, a partir da radiação solar incidente no mesmo. A utilização dessa forma de energia implica saber captá-la e armazená-la. Os coletores solares são equipamentos que tem como objetivo específico de se utilizar a energia solar fototérmica.
Os coletores solares são aquecedores de fluídos (líquidos ou gasosos) e são classificados em coletores concentradores e coletores planos em função da existência ou não de dispositivos de concentração da radiação solar. O fluído aquecido é mantido em reservatórios termicamente isolados até o seu uso final (água aquecida para banho, ar quente para secagem de grãos, gases para acionamento de turninas, etc.).
Os coletores solares planos são largamente utilizados para aquecimento de água em residências, hospitais, hotéis etc. devido ao conforto proporcionado e à redução do consumo de energia elétrica.
A Arquitetura Bioclimática é o estudo que visa harmonizar as concentrações ao clima e características locais, pensando no homem que habitará ou trabalhará nelas, e tirando partido da energia solar, através de correntes convectivas naturais e de microclimas criados por vegetação apropriada. É a adoção de soluções arquitetônicas e urbanísticas adaptadas às condições específicas (clima e hábitos de consumo) de cada lugar, utilizando a energia que pode ser diretamente obtida das condições locais.
Beneficia-se da luz e do calor provenientes da radiação soalr incidente. A intenção do uso da luz solar, que implica em redução do consumo de energia para iluminação, condiciona o projeto arquitetônico quanto à sua orientação espacial, quanto às dimensões de abertura das janelas e transparência na cobertura das mesmas. A intenção de aproveitamento do calor provenientes do sol implica seleção do material adequado (isolante ou não conforme as condiçòes climáticas) para paredes, vedações e coberturas superiores, e orientação espacial, entre outros fatores.
A arquitetura bioclimática não se restringe a características arquitetônicas adequadas. Preocupa-se, também, com o desenvolvimento de equipamentos e sistemas que são necessários ao uso da edificação (aquecimento de água, circulação de ar e de água, iluminação, conservação de alimentos entre outros) e com o uso de materiais de conteúdo energético tão baixo quanto possível.
A Energia Solar Fotovoltaica é a energia da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovotaica é a unidade fundamental do processo de conversão.
Atualmente o custo das células solares é um grande desafio para a indústria e o principal empecilho para a difusão dos sistemas fotovoltaicos em larga escala. A tecnologia fotovoltaica está se tornando cada vez mais competitiva, tanto porque seus custos esão decrescendo, quanto porque a avaliação dos custos das outras formas de geração está se tornando mais real, levando em conta fatores que eram anteriormente ignorados, como a questão dos impactos ambientais.
O atendimento de comunidades isoladas tem impulsionado a busca e o desenvolvimento de fontes renováveis de energia. No Brasil, por exemplo, 15% da população não possui acesso à energia elétrica. Coincidentemente, esta parcela da população vive em regiões onde o atendimento por meio da expansão do sistema elétrico convencional é economicamente inviável. Trata-se de núcleos populacionais esparsos e pouco densos, típicos das regiões Centro-Oeste, Nordeste e Norte.
No Brasil a geração de energia elétrica por conversão fotovoltaica teve um impulso notável, através de projetos privados e governamentais, atraindo interesse de fabricantes pelo mercado brasileiro. A quantidade de radiação incidente no Brasil é outro fator muito significativo para o aproveitamento da energia solar.
O mercado brasileiro de aquecimento solar teve seu crescimento em números consideráveis nos meados da década de 70 com a crise do petróleo.
O Brasil possui um grande epotencial energético solar, mas quase em todo território é inviável a instalação e manutenção de instrumentos de medição solar. O aproveitamento racional da energia solar no sentido de produzir instalações bem dimensionadas e economicamente viavéis só é possível a partir de informações solarimétricas consistentes da região em questão.
Em 1995, através do Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES), foram estabelecidas, dentro do contexto solarimetria, duas propostas de trabalho que se seguiram com o apoio da instituição: O Atlas Solarimétrico do Brasil publicado em agosto de 1997 pelo Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas (FAE/UFPE) e o Atlas de Irradiação Solar do Brasil publicado em outubro de 1998 pelo Laboratório de Energia Solar (Lab Solar/UFSC) e Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE).
O primeiro está representando por mapas mensais contendo isolinhas das medidas de insolação e radiação global, fundamentais na compilação de dados históricos disponíveis em todas as estações terrestres existentes no País.
A segunda proposta trata-se da aplicação e adaptação para o Brasil de um modelo físico alemão utilizando imagens de satélites e está respresentado por mapas mensais contendo valores pontuais da radiação global.
Os avanços e esforços realizados na área de solametria vem trazendo resultados significativos e muitas informações. É importante analisar que a qualidade de tais dados, depende dos alcances e limites técnicos de cada modelo.
Vários outros projetos estão sendo implantados na área de solametria, e muitos deles apoiados pela Cresesb (Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito) e pela CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica).
Fonte: www.ambientebrasil.com.br
O sol sempre foi uma fonte de energia. Por exemplo, quando pomos as roupas a secar ao sol usamos o seu calor. As plantas usam a luz do sol para produzir comida e os animais alimentam-se delas. Por fim, tal como aprendemos anteriormente, a decomposição de animais e plantas durante milhões de anos dá origem ao carvão, petróleo e gás natural. Por isso, os combustíveis fósseis que actualmente dispomos começaram por ser luz solar á milhões de anos atrás.
O sol também pode ser usado para aquecer água nas nossas casas e empresas.
O sistema de aquecimento da água através do sol começou-se a utilizar na Califórnia por volta de 1890. Nesta altura provou-se que este sistema era mais benéfico que o carvão ou a madeira queimada. O gás artificial feito a partir do carvão também era um bom combustível para aquecimento mas era muito caro e a electricidade ainda era mais cara. Por estas razões, naquela época muitos eram os lares que usavam o sistema solar para aquecer a água.
Em 1897, 30% das casas de Pasadena, cidade perto de Los Angeles, estavam equipadas com placas solares. Á medida que se fizeram progressos e melhorias os sistemas solares começaram a ser usados no Arizona, Florida e em muitos outros lugares dos Estados Unidos. Por volta de 1920, foram descobertos depósitos subterrâneos de gás natural e petróleo. Á medida que o seu preço se tornou acessível, os sistemas solares foram substituídos por combustíveis fósseis.
Actualmente as vendas das placas solares têm vindo a aumentar. Os sistemas solares aquecem as casas, as empresas e até piscinas.
A placa solar situa-se nos telhados das casas e prédios expostas ao sol. Este sistema aquece a água existente nos canos debaixo da placa solar (tal como se vê na figura).
A energia solar também pode ser usada para produzir electricidade.
Alguns sistemas solares, como o que está na figura, usam um reflector alto e côncavo como uma parabólica para focar a luz do sol nos tubos; estes aquecem tanto que a água ferve. O vapor pode ser usado para girar uma turbina e produzir electricidade.
O problema do sistema solar eléctrico é que apenas funciona durante o dia, enquanto o sol aquece. Por isso, com o tempo nublado ou á noite não se gera energia eléctrica. Alguns sistemas são duplos, ou seja, durante o dia a água é aquecida pelo sol e á noite usa-se gás natural para a ferver; deste modo, continua-se a produzir electricidade.
Outro sistema solar de produção eléctrica é o
que se vê na figura.
A luz do sol é reflectida em 1800 helióstatos - instrumento que conserva numa direcção constante um raio solar introduzido numa câmara escura. A luz reflectida para o centro da câmara aquece um fluído que pode ser usado para ferver a água girando a turbina e o gerador.
Este sistema experimental chama-se Solar II e está a ser reconstituído no deserto da Califórnia com novas tecnologias. Se este sistema resultar será capaz de abastecer 10000 casas.
Também podemos transformar a luz do sol directamente em electricidade usando células solares.
As células solares também se chamam células fotovoltaicas e podem ser encontradas em pequenas aplicações como máquinas de calcular ou até em naves espaciais. Este sistema foi desenvolvido na década de 50 nos E.U.A. na construção dos satélites espaciais.
Quando a pequena célula solar fica exposta ao sol, os electrões (círculos vermelhos) libertam-se do seu núcleo deslocando-se. Eles movem-se para a superfície da placa solar (a azul escuro). As duas extremidades da célula solar estão ligadas por um fio condutor eléctrico; assim, o movimento dos electrões gera uma corrente eléctrica. A energia eléctrica da célula solar pode então ser usada directamente nas máquinas de calcular.
A energia solar também pode ser armazenada em baterias para alimentar os candeeiros da estrada á noite. Já existem algumas experiências com carros que usam as células solares para converter directamente a luz do sol em electricidade para fazer funcionar o carro.
Fonte: www.abcdaenergia.com
O homem adorou o sol durante milênios. Se conseguíssemos ver de sua superfície a Terra, perceberíamos que ela é um ponto girando a uma distância de 150 milhões de quilômetros e que recebe algo como a energia de 10 bilhões de Itaipus. Para que possamos utilizar a energia do sol que chega à superfície da Terra, precisamos de transdutores que convertam tal energia diretamente em energia elétrica.
O aproveitamento dessa energia começou a ser utilizada em 1959 nos EUA, como forma de geração de energia elétrica para os satélites.
Hoje, a forma mais banal de aproveitamento de energia solar é aquela feita por relógios e calculadoras solares.
Ela tornou-se uma forma atrativa como fonte de energia, foi a forma buscada para lugares isolados, distantes das redes elétricas, na alimentação de equipamentos importantes de telemedições e telecomunicações, pois, devido a sua instalação e localização, acabam utilizando a energia solar como fonte energética para seu funcionamento.
Antes de entendermos o funcionamento dos transdutores de energia solar, chamadas de células fotovoltaicas (nome dado devido ao efeito que ocorre nesses transdutores - efeito fotovoltaíco), vamos entender um pouco sobre como é feito a sua fabricação.
A fabricação de células solares é parecida com a produção dos chips de computadores, baseada em materiais semicondutores. A matéria-prima básica para a fabricação das células é o silício. Ele é purificado (extração de impurezas inerentes ao silício) e fundido num cristal cilíndrico. Depois, esse cilíndro é cortado por uma serra de dentes de diamante em fatias muito finas. Essas lâminas passam por etapas de limpeza e recozimento em fornos de alta temperatura, quando se difunde fósforo sobre elas.
A reunião de uma camada contaminada com fósforo ao silício constitui a junção semicondutora responsável pelo funcionamento da célula fotovoltaica.
A junção semicondutora é constituída por dois semicondutores: um do tipo N (possui excesso de elétrons livres) e uma do tipo P (possui falta de elétrons, chamado de lacunas).
A constituição dessa junção faz com que se impeça que os elétrons livres e lacunas se recombinem estabelecendo, assim, uma ddp entre os terminais da célula.
O passo seguinte é a impressão das pistas metálicas captadoras da energia elétrica liberada.
A célula está pronta para ser montada em painéis. O painel fotovoltaico é constituído de aproximadamente trinta e seis células solares.
Quando esses painéis são expostos à fonte de luz, os fótons (partículas de luz) excitam os elétrons do semicondutor e esses elétrons se deslocam, gerando corrente elétrica.
A corrente elétrica produzida ao ligarmos uma carga (uma lâmpada por exemplo) entre os terminais dos paíneis não depende do calor (pelo contrário, o rendimento da célula solar cai quando sua temperatura aumenta) e sim da quantidade de luz incidente e da área da célula. As células solares continuam a operar mesmo sob céu nublado.
Fonte: educar.sc.usp.br
