Energia Solar

Energia Solar – Definição

A energia solar é a fonte primordial de energia do planeta, uma vez que todas as formas de energia existentes são originadas da ação de radiação solar sobre a Terra. Esta radiação, que incide sobre a superfície do planeta, é cerca de 10.000 vezes superior à demanda bruta de energia atual da humanidade.

Para o aproveitamento da energia solar, a Petrobras realiza projetos de aplicação térmica para aquecimento de água, e fotovoltaica (processo em que é transformada em energia elétrica através de um módulo fotovoltaico, sem dispositivos mecânicos intermediários), para a geração de energia elétrica em suas unidades operacionais.

Em diversas cidades brasileiras, a energia térmica já é usada para aquecimento de água em residências e instalações comerciais. Esta fonte energética é altamente benéfica para a sociedade, pois permite a substituição do uso de chuveiros elétricos e a redução do consumo de derivados de petróleo.

A energia solar fotovoltaica é utilizada em nichos onde seu alto custo é compensado pelos benefícios da redução da logística de suprimento de energia, geralmente em locais remotos.

O que é energia solar?

A energia solar é uma fonte alternativa de energia que envolve o aproveitamento da energia da luz radiante emitida pelo sol e sua conversão em corrente elétrica.

Desde meados do século 20, a capacidade de aproveitar e utilizar a energia solar aumentou muito, possibilitando que residências e empresas usem a fonte de energia renovável em vez de depender de meios mais convencionais de geração de energia.

A pesquisa sobre as aplicações da energia solar continua, juntamente com o desenvolvimento de maneiras mais econômicas de capturar e armazenar a energia para uso futuro.

Painéis Solares

Atualmente, o meio mais comum de aproveitar a energia solar é a utilização de um sistema que envolve uma série de painéis solares e baterias de armazenamento.

Os painéis coletam a luz radiante e armazenam a energia capturada nas baterias. Enquanto a energia é armazenada, ela também pode ser usada em tempo real para operar vários tipos de máquinas e eletrodomésticos.

O excesso é armazenado para uso à noite ou em outras situações onde a luz radiante não está disponível por algum motivo.

Em uma casa movida a energia solar, as baterias agora são capazes ou mantêm um fornecimento de energia que manterá o funcionamento de aparelhos como fogões, geladeiras, computadores e dispositivos de entretenimento, como televisores. Ao mesmo tempo, a casa movida a energia solar também pode usar a energia armazenada para aquecer e resfriar a casa ou operar um aquecedor de água quente. Algumas casas hoje usam um sistema de energia híbrido que integra o uso de energia solar com a energia fornecida por uma rede elétrica tradicional.

Embora a casa não seja totalmente dependente da energia solar, este tipo de sistema pode minimizar as contas de serviços públicos e fornecer um excelente sistema de backup no caso de uma seção da rede elétrica local falhar.

Junto com as residências, os estabelecimentos de saúde estão se tornando cada vez mais abertos à ideia da energia solar como fonte de energia em uma situação de emergência.

Isso permitiria que um hospital continuasse funcionando mesmo se a energia faltasse por algum motivo e um sistema gerador de backup não fosse capaz de atender à demanda atual de energia.

Antes considerados extremamente caros para construir e instalar, o preço dos sistemas de energia solar é consideravelmente menor do que nas últimas décadas do século XX. Além de serem mais acessíveis, os sistemas de energia solar mais novos também são muito mais eficientes do que as gerações anteriores, o que os ajuda a serem mais atraentes para proprietários de residências e empresas.

O que fazer com a energia do Sol

Pode-se obter calor mediante coletores térmicos e eletricidade por meio de células fotovoltaicas, apesar dos processos terem diferentes tecnologias e aplicações.

Fotovoltaica é a energia solar gerada por células fotoelétricas, capazes de transformar a luz em um potencial elétrico sem sofrer um efeito térmico (aproveita-se entre 9% e 14% da energia do Sol). Por outro lado, a energia térmica é obtida com coletores solares ou placas solares térmicas, que transformam em calor cerca de 40% a 60% da matéria-prima recebida.

O coletor solar é composto por tubulações ou superfícies de cobre unidas entre si por canais paralelos de menor diâmetro.

Estes últimos levam aletas de cobre que transmitem o calor para o tubo pelo qual circula um fluido (normalmente água com anticongelante) que o transporta. Para atingir maior rendimento, todo o conjunto é apoiado sobre uma lâmina de cobre escurecida que absorve a energia. Todo este conjunto é introduzido em uma caixa, com um cristal na face superior e um isolamento na face inferior, que diminui a perda de energia para o exterior. Estima-se que um sistema de quatro metros quadrados de placa solar e um boiler (200 l) da energia gerada é suficiente para cobrir o consumo de água quente de uma família de quatro pessoas.

A energia solar fotovoltaica é uma solução para o problema da eletrificação rural por suas vantagens em relação a outras alternativas. Não contamina nem produz ruídos, não precisa de combustível nem de manutenção e, embora com menor rendimento, os sistemas solares funcionam também nos dias nublados, captando a luz filtrada através das nuvens.

As vantagens desta fonte de energia são incríveis

É limpa e inesgotável. Pode ainda nos libertar da dependência do petróleo e de outras alternativas menos seguras (centrais nucleares) e mais contaminantes (centrais térmicas). Seu ponto fraco é o fato da radiação solar no inverno, quando mais energia precisamos, ser menor.

Por outro lado, é imprescindível desenvolver a tecnologia de captação, armazenagem e distribuição de energia solar para que possa ser competitiva em relação ao resto das opções energéticas.

O sol

Todo o calor da Terra, exceto o obtido no interior dos átomos, vem, em última análise, do Sol. Além de aquecer a Terra, o Sol fornece a energia utilizada pelas plantas na síntese do alimento que fornece o combustível necessário às funções e aos animais que o comem.

O calor do Sol produz a evaporação da água dos oceanos, formando as nuvens que caem sob a forma de chuva sobre as montanhas e descendo correm para o mar.

O homem coloca turbinas no caminho por onde passa a água, transformando sua energia em energia elétrica. Os demais combustíveis utilizados pelo homem como gás, petróleo, carvão ou madeira são remanescentes ou produtos de organismos cuja energia original foi derivada do Sol.

O carvão, o gás natural e o petróleo, chamados combustíveis fósseis, têm reservas limitadas. Talvez a solução do problema esteja diante de nós quando olhamos para o céu – o próprio Sol, que por milhões de anos nos tem fornecido sua energia.

A luz solar proporciona ao Brasil em cada dois dias energia igual a todas as reservas remanescentes de combustíveis fósseis. Como utilizar essa energia, entretanto, é que é o problema.

Uma vez que ela nos alcança de forma tão difusa. Para transformá-la numa fonte eficiente de energia, ela deve ser captada e concentrada, como numa fornalha solar, processo este que custa muito caro.

A escuridão e o mau tempo também causam interrupções constantes na recepção da irradiação regular da energia do Sol. Por conseguinte, as mais importantes aplicações industriais da força solar ainda estão bem distantes, mas em pequena escala ela já é utilizada com êxito.

A energia solar pode ser usada de várias maneiras. A luz solar pode ser captada por espécies de estufas colocadas nos telhados das residências, que aquecem a água que passa por elas através de serpentinas.

Pode ser aproveitada através de um forno solar, que concentra os raios solares por meio de espelhos curvos. Ou também por meio de células fotovoltáicas, que convertem diretamente a energia solar em energia elétrica.

Este processo tem grande aplicação em satélites artificiais.

Energia Solar – Painéis solares

A energia solar é a energia derivada do sol e convertida em calor ou eletricidade. É uma fonte versátil de energia renovável que pode ser usada em um número incrível de aplicações, fornecendo energia para tudo, desde carros e barcos até casas e espaçonaves. Também é limpo e livre de poluição.

Por muitos anos, a energia solar foi usada em edifícios tradicionais. Nos últimos anos, porém, tem despertado grande interesse, à medida que o alto custo e a oferta limitada de combustíveis fósseis se tornam cada vez mais problemáticos em alguns países desenvolvidos.

Muitas empresas e instituições estão pesquisando novas maneiras de aproveitar a energia do sol e tornar seu uso mais prático e eficaz. No entanto, a energia solar já é amplamente utilizada em locais remotos onde o acesso a outras fontes de energia é limitado.

A energia do sol é convertida em energia usando coletores solares, mais comumente conhecidos como painéis solares. Os painéis solares consistem em células solares projetadas para capturar a energia do sol.

Os painéis solares usados no aquecimento de ar e líquido são diferentes daqueles usados para fornecer eletricidade. Para absorver a maior quantidade possível de energia solar, os painéis solares devem ser apontados para o sol.

Os painéis solares podem ser instalados em edifícios e casas para capturar os raios do sol e convertê-los em energia

A energia do sol pode ser convertida em energia solar de duas maneiras. A primeira forma envolve o uso de aplicações térmicas solares.

As aplicações térmicas solares usam a energia do sol para fornecer calor direto ao ar ou líquido. Painéis solares térmicos podem ser usados para aplicações residenciais e em grande escala.

A segunda forma de obtenção de energia solar envolve o uso de aplicações fotoelétricas. As aplicações fotoelétricas usam células fotovoltaicas para converter a energia do sol em eletricidade.

As células fotovoltaicas são consideradas de baixa manutenção e adequadas para aplicações remotas. Eles usam semicondutores como o silício para converter a energia do sol em eletricidade.

Existem algumas desvantagens em usar a energia solar. Primeiro, um grande número de painéis pode ser necessário para produzir quantidades suficientes de calor ou eletricidade, exigindo um investimento financeiro significativo. Em segundo lugar, partes do mundo que não recebem grandes quantidades de luz solar não são adequadas para a geração desse tipo de energia. Terceiro, os painéis solares não podem ser usados para gerar energia à noite e a produção de energia pode ser prejudicada quando há uma cobertura significativa de nuvens. Mesmo assim, muitos especialistas acreditam que a energia solar pode um dia ser um recurso muito mais prático e amplamente utilizado.

Como funcionam os painéis solares?

Seja em uma calculadora movida a energia solar ou em uma estação espacial internacional, os painéis solares geram eletricidade usando os mesmos princípios eletrônicos das baterias químicas ou das tomadas elétricas padrão.

Com os painéis solares, tudo gira em torno do fluxo livre de elétrons em um circuito.

Para entender como esses painéis geram energia elétrica, pode ser útil fazer uma rápida viagem de volta às aulas de química do ensino médio.

O elemento básico dos painéis solares é o mesmo elemento que ajudou a criar a revolução do computador – silício puro. Quando o silício é removido de todas as impurezas, ele é uma plataforma neutra ideal para a transmissão de elétrons.

O silício também possui algumas propriedades de nível atômico que o tornam ainda mais atraente para a criação de painéis solares.

Os átomos de silício têm espaço para oito elétrons em suas bandas externas, mas carregam apenas quatro em seu estado natural. Isso significa que há espaço para mais quatro elétrons. Se um átomo de silício entrar em contato com outro átomo de silício, cada um receberá os quatro elétrons do outro átomo. Isso cria uma ligação forte, mas não há carga positiva ou negativa porque os oito elétrons satisfazem as necessidades dos átomos. Os átomos de silício podem se combinar por anos para resultar em um grande pedaço de silício puro. Este material é utilizado para formar as placas dos painéis.

É aqui que a ciência entra em cena. Duas placas de silício puro não gerariam eletricidade em painéis solares, porque eles não têm carga positiva ou negativa.

Os painéis solares são criados combinando silício com outros elementos que possuem cargas positivas ou negativas.

O fósforo, por exemplo, tem cinco elétrons para oferecer a outros átomos. Se o silício e o fósforo forem combinados quimicamente, o resultado são oito elétrons estáveis com um elétron livre adicional para a viagem.

Não pode sair, porque está ligado a outros átomos de fósforo, mas não é necessário para o silício. Portanto, esta nova placa de silício/fósforo é considerada carregada negativamente.

Para que a eletricidade flua, uma carga positiva também deve ser criada. Isso é obtido combinando o silício com um elemento como o boro, que tem apenas três elétrons a oferecer.

Uma placa de silício/boro ainda tem uma mancha deixada para outro elétron. Isso significa que a placa tem uma carga positiva. As duas placas são colocadas juntas nos painéis, com fios condutores passando entre elas.

Com as duas placas no lugar, agora é hora de incluir o aspecto ‘solar’ dos painéis solares. A luz solar natural envia muitas partículas diferentes de energia, mas aquela em que estamos mais interessados é chamada de fóton. Um fóton age essencialmente como um martelo em movimento. Quando as placas negativas das células solares são apontadas em um ângulo adequado em relação ao sol, os fótons bombardeiam os átomos de silício/fósforo.

Eventualmente, o 9º elétron, que quer estar livre de qualquer maneira, é expulso do anel externo. Este elétron não permanece livre por muito tempo, uma vez que a placa positiva de silício/boro o atrai para o ponto aberto em sua própria banda externa. À medida que os fótons do sol quebram mais elétrons, a eletricidade é gerada.

A eletricidade gerada por uma célula solar não é muito impressionante, mas quando todos os fios condutores puxam os elétrons livres das placas, há eletricidade suficiente para alimentar motores de baixa amperagem ou outros componentes eletrônicos. Quaisquer elétrons não usados ou perdidos no ar são devolvidos à placa negativa e todo o processo começa novamente.

Um dos principais problemas com o uso de painéis solares é a pequena quantidade de eletricidade que eles geram em comparação com seu tamanho. Uma calculadora pode exigir apenas uma única célula solar, mas um carro movido a energia solar exigiria vários milhares. Se o ângulo dos painéis for alterado, mesmo que ligeiramente, a eficiência pode cair 50 por cento.

Parte da energia dos painéis solares pode ser armazenada em baterias químicas, mas geralmente não há muito excesso de energia em primeiro lugar.

A mesma luz solar que fornece fótons também fornece ondas ultravioleta e infravermelho mais destrutivas, que eventualmente causam a degradação física dos painéis.

Os painéis também devem ser expostos a elementos climáticos destrutivos, que também podem afetar seriamente a eficiência.

Muitas fontes também se referem aos painéis solares como células fotovoltaicas, o que faz referência à importância da luz (fotos) na geração de tensão elétrica.

O desafio para os futuros cientistas será criar painéis mais eficientes, pequenos o suficiente para aplicações práticas e poderosos o suficiente para criar energia em excesso quando a luz solar não estiver disponível.

Fonte: www.procobre.org/br.geocities.com/www2.petrobras.com.br/www.wisegeek.org/www.fcmc.es.gov.br/home.copel.com/www.cpfl.com.br/www.soaresoliveira.br