Energia Solar

A energia solar é a energia do sol que é convertida em energia térmica ou elétrica. A energia solar é a fonte de energia renovável mais limpa e abundante disponível, e o Brasil têm alguns dos recursos solares mais ricos do mundo.

As tecnologias solares podem aproveitar esta energia para uma variedade de usos, incluindo geração de eletricidade, fornecimento de luz ou um ambiente interno confortável e aquecimento de água para uso doméstico, comercial ou industrial.

O que é Energia Solar?

O Sol é uma fonte de energia extremamente poderosa e a luz solar é de longe a maior fonte de energia recebida pela Terra, mas sua intensidade na superfície da Terra é na verdade muito baixa.

Isso se deve essencialmente à enorme difusão radial da radiação do Sol distante. Uma perda adicional relativamente pequena se deve à atmosfera e às nuvens da Terra, que absorvem ou espalham até 54% da luz solar que chega.

A luz do sol que atinge o solo consiste em quase 50% de luz visível, 45% de radiação infravermelha e pequenas quantidades de ultravioleta e outras formas de radiação eletromagnética.

O potencial para energia solar é enorme, uma vez que cerca de 200.000 vezes a capacidade de geração elétrica diária total do mundo é recebida pela Terra todos os dias na forma de energia solar.

Infelizmente, embora a energia solar em si seja gratuita, o alto custo de sua coleta, conversão e armazenamento ainda limita sua exploração em muitos lugares.

A radiação solar pode ser convertida em energia térmica (calor) ou em energia elétrica, embora a primeira seja mais fácil de realizar.

Conversão de Energia Solar para Energia Térmica

Entre os dispositivos mais comuns usados ​​para capturar energia solar e convertê-la em energia térmica estão os coletores de placa plana, que são usados ​​para aplicações de aquecimento solar.

Como a intensidade da radiação solar na superfície da Terra é tão baixa, esses coletores devem ter uma área grande.

Mesmo em partes ensolaradas das regiões temperadas do mundo, por exemplo, um coletor deve ter uma área de superfície de cerca de 40 metros quadrados para reunir energia suficiente para atender às necessidades de energia de uma pessoa.

Os coletores de placa plana mais usados ​​consistem em uma placa de metal enegrecida, coberta com uma ou duas folhas de vidro, que é aquecida pela luz solar que incide sobre ela.

Esse calor é então transferido para o ar ou água, chamados de fluidos portadores, que passam pela parte posterior da placa.

O calor pode ser usado diretamente ou pode ser transferido para outro meio de armazenamento. Coletores de placa plana são comumente usados ​​para aquecedores solares de água e aquecimento doméstico.

O armazenamento de calor para uso noturno ou em dias nublados é comumente realizado com tanques isolados para armazenar a água aquecida durante os períodos de sol.

Tal sistema pode fornecer uma casa com água quente retirada do tanque de armazenamento ou, com a água aquecida fluindo através de tubos em pisos e tetos, pode fornecer aquecimento ambiente.

Os coletores de placa plana geralmente aquecem os fluidos transportadores a temperaturas que variam de 66 a 93 ° C.

A eficiência de tais coletores (ou seja, a proporção da energia recebida que eles convertem em energia utilizável) varia de 20 a 80 por cento, dependendo do projeto do coletor.

Conversão de Energia Solar em Energia Elétrica

A radiação solar pode ser convertida diretamente em eletricidade por células solares (células fotovoltaicas).

Em tais células, uma pequena voltagem elétrica é gerada quando a luz atinge a junção entre um metal e um semicondutor (como o silício) ou a junção entre dois semicondutores diferentes.

A energia gerada por uma única célula fotovoltaica é normalmente de apenas dois watts.

Ao conectar um grande número de células individuais, no entanto, como em arranjos de painéis solares, centenas ou mesmo milhares de quilowatts de energia elétrica podem ser gerados em uma usina de energia solar ou em um grande arranjo doméstico.

A eficiência energética da maioria das células fotovoltaicas atuais é de apenas cerca de 15 a 20 por cento e, como a intensidade da radiação solar é baixa para começar, montagens grandes e caras de tais células são necessárias para produzir até mesmo quantidades moderadas de energia.

Utilizações de aparelhos fotovoltaicos

Pequenas células fotovoltaicas que operam com luz solar ou artificial têm grande uso em aplicações de baixa energia – como fontes de energia para calculadoras e relógios, por exemplo.

Unidades maiores têm sido usadas para fornecer energia para bombas d’água e sistemas de comunicação em áreas remotas e para satélites meteorológicos e de comunicação.

Painéis de silício cristalino clássicos e tecnologias emergentes usando células solares de película fina, incluindo fotovoltaicos integrados a edifícios, podem ser instalados por proprietários de casas e empresas em seus telhados para substituir ou aumentar o fornecimento elétrico convencional.

As usinas de energia solar concentrada empregam coletores de concentração, ou focalização, para concentrar a luz solar recebida de uma área ampla em um pequeno receptor escurecido, aumentando consideravelmente a intensidade da luz para produzir altas temperaturas.

As matrizes de espelhos ou lentes cuidadosamente alinhados podem focalizar luz solar suficiente para aquecer um alvo a temperaturas de 2.000 ° C ou mais.

Esse calor pode então ser usado para operar uma caldeira, que por sua vez gera vapor para uma usina de gerador elétrico de turbina a vapor.

Para produzir vapor diretamente, os espelhos móveis podem ser dispostos de modo a concentrar grandes quantidades de radiação solar em canos enegrecidos através dos quais a água circula e, portanto, é aquecida.

Outras aplicações da Energia Solar

A energia solar também é usada em pequena escala para fins diferentes dos descritos acima. Em alguns países, por exemplo, a energia solar é usada para produzir sal da água do mar por evaporação.

Da mesma forma, unidades de dessalinização movidas a energia solar transformam água salgada em água potável, convertendo a energia do Sol em calor, direta ou indiretamente, para conduzir o processo de dessalinização.

A tecnologia solar também surgiu para a produção limpa e renovável de hidrogênio como uma fonte alternativa de energia.

Imitando o processo de fotossíntese, as folhas artificiais são dispositivos baseados em silício que usam a energia solar para dividir a água em hidrogênio e oxigênio, deixando praticamente nenhum poluente.

É necessário mais trabalho para melhorar a eficiência e a relação custo-benefício desses dispositivos para uso industrial.

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