O que vem a sua mente quando se pensa em energia solar? Lembramos dos campos com placas ou aquelas colocadas no telhado das casas, certo? E é tão simples quanto parece, a energia solar é a energia proveniente da luz e do calor que são emitidos pelo sol. Essa fonte de energia pode ser usada tanto na forma fotovoltaica ou térmica, gerando, respectivamente, energia elétrica e térmica.
A energia solar também participa do grupo das fontes de energia alternativa. Ela é considerada uma fonte de energia limpa e sustentável, fazendo dela uma das fontes mais promissoras para a produção de energia.
O que é energia solar?
Quando se fala em energia solar, estamos nos referindo ao tipo de energia cuja fonte é o Sol. Podemos captá-la por meio de painéis fotovoltaicos, usinas heliotérmicas e aquecedores solares. Ela é considerada uma das mais aproveitáveis e promissoras fontes de energia no mundo.
Resumidamente, depois de captada a luz solar é convertida em energia. Nos painéis fotovoltaicos e usinas heliotérmicas, a luz solar captada é convertida em energia elétrica e térmica. No caso do aquecimento solar, essa mesma luz é convertida em energia térmica.
Assim como as outras fontes energéticas, a energia proveniente do sol pode ser usada de formas diversas. Além disso ela é uma forma limpa e sem danos à natureza de produzir energia elétrica com grande aproveitamento.
Então, de forma resumida, as principais características da energia solar possuem são:
- Oriunda da energia luminosa do Sol;
- Energia renovável, alternativa e sustentável;
- Considerada uma energia limpa, dado que não gera resíduos;
- Dado que a fonte de energia é gratuita, ela se torna a fonte energética gerada mais barata;
- Pode representar uma economia de até 95% na conta de luz;
- Possui vida útil de mais de 20 anos, com baixa necessidade de manutenção.
Qual é o potencial da energia solar?
Em comparação com outras fontes energéticas, a energia solar é considerada inesgotável. Observe abaixo o potencial solar em comparação com outras fontes de energia. Nessa tabela, podemos comparar o potencial anual das energias finitas (não renováveis) e das energias alternativas (renováveis).
Como a energia solar pode ser aproveitada?
A energia solar pode ser aproveitada em seu modo fotovoltaico, que gera energia elétrica, ou de modo térmico, que produz energia térmica. Essas formas de energia podem contribuir para a economia da conta de luz ou redução do uso de aparelhos elétricos.
Outra maneira de garantir bom e máximo aproveitamento da energia solar é por meio da alocação e manutenção adequada dos sistemas de captação da energia do sol, precavendo desperdício e garantindo maior durabilidade para todo o sistema.
Como por exemplo, nas áreas mais altas das propriedades onde há maior incidência de raios solares.
Essa energia tem capacidade para atender as demandas que são atendidas pela energia hidrelétrica, como no caso do Brasil. A energia solar pode ser aproveitada de inúmeras formas, atendendo as demandas das fontes energéticas atualmente utilizadas, mas com a vantagem de ser sustentável, renovável e mais econômica. Exemplos de uso da energia do sol:
- Aquecimento de água;
- Geração fotovoltaica de energia elétrica;
- Iluminação pública;
- Sistemas de uso coletivo (geração de energia elétrica para escolas, postos de saúde e centros comunitários).
No Brasil, essas práticas são encontradas sobretudo nas regiões Sul e Sudeste, graças às suas características climáticas, e em segundo lugar nas regiões Norte e Nordeste, em comunidades isoladas de distribuidoras de energia elétrica.
Vale ressaltar que o Brasil possui grande nível de insolação para a distribuição de energia solar. Também existem áreas com menores índices, devido as proporções do país, contudo é possível explorar o potencial energético dessas regiões por meio de incentivos e adaptações.
Principais tecnologias de energia solar
Das formas possíveis de aproveitar a energia do sol como fonte energética renovável, três se destacam como as principais tecnologias, são elas: Energia Solar Fotovoltaica, Energia Solar Térmica e Energia Heliotérmica.
Energia Solar Fotovoltaica
Foto: Enerpanel
Então, esses painéis que nos vem a mente quando falamos de energia solar são responsáveis pela geração de energia fotovoltaica. Essas placas (ou painéis) são feitas de materiais semicondutores, como o silício cristalino, que convertem a energia luminosa (radiação) do sol em energia elétrica.
Esse processo acontece da seguinte maneira: quando os raios solares incidem sobre as células fotovoltaicas, a luz solar causa a movimentação dos elétrons do material condutor, gerando uma corrente elétrica, que é transportada pelo material até ser captados por um campo elétrico, gerando eletricidade que carrega uma bateria.
O sistema solar fotovoltaico é composto por:
- painéis solares
- inversor solar
- sistema de fixação das placas solares
- cabeamentos
- conectores
- e outros materiais elétricos padrões
Esse tipo de sistema não demanda um ambiente com alta radiação para funcionar. Contudo, a quantidade de energia produzida depende da densidade das nuvens, ou seja, quantos menos nuvens houver na região, maior será a produção de eletricidade.
Sendo uma das mais promissoras fontes de energia alternativa para obtenção de energia elétrica, com a redução dos preços e incentivos oferecidos para que os países adotem fontes renováveis de energia, ela vem crescendo bastante nos últimos anos.
Energia Solar Térmica
Foto: Wikimedia Commons, Autor: Stan Zurek
Também chamada de energia termo solar ou fototérmica, a energia solar térmica utiliza o calor do sol de forma direta. Esse calor é retido por meio de placas solares ou tubos a vácuo, que transferem o calor para um meio líquido, geralmente, como a água.
O processo ocorre da seguinte maneira: os coletores solares (placas ou tubos), basicamente, são sistemas com uma superfície escura que absorvem a luz solar e transferem esse calor para a água e ela fica armazenada em reservatórios térmicos chamados boilers.
Essa tecnologia é considerada uma forma sustentável e renovável de produção de energia e tudo que é gerado pode ser aproveitado em residências, estabelecimentos com pequenas instalações e até mesmo usinas térmicas solares (um ciclo de produção auto sustentável).
Energia Solar Heliotérmica
Foto: Wikimedia Commons, Autor: Novatec Solar
A energia heliotérmica, também chamada de CSP (da sigla inglesa Concentrating Solar Power), é um método indireto de usar o calor da energia solar. Para usar a energia solar dessa forma, é necessário que a região apresente grande incidência solar, poucas nuvens e tenha terrenos planos.
A processo de geração de energia heliotérmica é a seguinte: por meio de painéis solares (espelhos, coletores, helióstatos) a luz solar é concentrada num ponto específico, onde há um receptor (que podem ser no topo de uma torre ou tubo a vácuo) constituído por um líquido.
Quando aquecido, esse líquido produz vapor que movimenta as turbinas nas usinas, acionando os geradores que produzem energia elétrica. Que é um processo muito semelhante ao que acontece em uma usina termolelétrica.
Para além da produção de energia elétrica, a energia heliotérmica pode ser aproveitada em usinas que demandam altas temperaturas para produzir energia elétrica, e o melhor, sem a necessidade de usar combustíveis fósseis.
Métodos de obtenção da energia solar
A energia solar é considera uma fonte de energia primária, isso quer dizer que ela pode ser captada diretamente na natureza, não precisando ser transformada ou convertida para ser usada. Agora, os métodos para obtenção da energia solar são classificados em:
- Direto: nesse método é necessária apenas uma etapa para a obter a energia do sol e convertê-la em energia útil as demandas cotidianas. Um exemplo de tecnologia que capta a energia solar de forma direta é a fotovoltaica.
- Indireto: o próprio nome dá a entender que quando falamos de um método indireto, tratamos de um processo que precisam de duas ou mais etapas para converter a energia solar em energia útil. Uma técnica que utiliza método indireto são as usinas heliotérmicas.
- Sistema Passivos e Ativos de Energia Solar: resumidamente, os sistemas passivos de energia solar são normalmente diretos, enquanto que os sistemas ativos de energia solar, precisam do auxílio de dispositivos mecânicos para melhorar o desempenho da coleta da energia solar e, portanto, indiretos.
Produção de energia solar quando não tem sol
Mas é possível produzir energia solar, em dias chuvosos e nublados, ou seja, quando não há sol? Depende. Caso estejamos considerando a energia solar térmica, que precisa captar calor, pode haver comprometimento na produção energética.
Já a energia solar fotovoltaica, que não precisa de calor para funcionar e sim da luz emitida pelo sol, a energia continua a ser produzida e pode ser armazenada em dias nublados ou chuvosos.
Isso é possível porque os painéis fotovoltaicos utilizam a incidência dos raios violeta, e não calor para produzir energia elétrica. O que ocorre é que em dias cinzentos, nublados ou chuvosos existe variação na produção, ou seja, ela pode ser reduzida, mas não suspensa.
Quando se trata do período noturno, de fato, não existe a possibilidade de captação dos raios solares, já que é necessária uma incidência direta dos raios sobre os painéis. Mas vale lembrar que a energia fotovoltaica opera com o armazenamento de energia em baterias, por isso, a energia produzida pode ser usada ao longo da noite.
Mas para que isso seja garantido é imprescindível o auxílio de um profissional que meça, além da capacidade energética, a média de insolação onde a instalação será feita, esse cálculo considera a posição do sol, índice solar durante o ano e duração do dia.
Dessa forma, é possível descobrir o nível de insolação e prevenir baixo desempenho em dias nublados ou chuvosos.
Benefícios da energia solar
- Fonte primária de energia, portanto, não precisa de outra alternativa na geração energética;
- Demanda pouca manutenção em suas centrais de produção. E os painéis solares estão cada vez mais eficientes e com custos cada vez mais baixos;
- Fonte de energia viável para lugares afastados e de difícil acesso, visto que não necessita de grandes investimentos na manutenção de equipamentos;
- Fonte renovável e inesgotável de energia;
- Excelente fonte de energia para países tropicais, como o Brasil, cuja radiação solar costuma ser intensa durante boa parte do ano;
- Reduz a dependência do nosso uso de combustíveis fósseis, combatendo as emissões de gases do efeito estufa;
- Requer áreas menos extensas para ser produzida;
- Fonte de energia limpa e, portanto, não poluente.
Desvantagens da energia solar
- Preços elevados em relação à produção de energia por meio de fontes não renováveis;
- Para ser fabricado, um painel solar consome grande quantidade de energia, que, às vezes, é maior do que a própria energia gerada por ele;
- A produção de energia varia segundo as condições atmosféricas, ou seja, regiões localizadas em latitudes médias/altas produzem pouca energia durante o inverno;
- Durante a noite, a energia solar não é produzida;
- O armazenamento desse tipo de energia é pouco eficiente se comparado à energia hidrelétrica, aos combustíveis fósseis e à biomassa.
Energia solar no Brasil
Devido a sua localização próxima a Linha do Equador e de alta incidência solar, o Brasil é considerado como um país extremamente favorável para a geração de energia solar. Aliás, o Brasil é abundante em silício, que é matéria-prima para a fabricação de células fotovoltaicas.
Além disso, o Brasil foi o primeiro país emergente a fabricar células fotovoltaicas. Atualmente possui cerca de 30 mil geradores dessa tecnologia de energia solar. Segundo a Abrava (Associação Brasileira de Refrigeração, Ar-Condicionado, Ventilação e Aquecimento), no país existem aproximadamente 500 mil coletores solares residenciais.
Existem projetos com a intenção de instalação de tecnologias para a produção de energia heliotérmica, sobretudo na região Nordeste. Um acordo entre o Ministério de Minas e Energia e o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação foi firmado em 2010, com a intenção de construir uma plataforma de pesquisa em Petrolina (PE), para introduzir a energia solar no mercado nacional.
Além dessa iniciativa, existe o projeto SMILE (Sistema Solar Híbrido com Microturbina para Geração de Eletricidade e Cogeração de Calor na Agroindústria), que pretende incentivar a construção de duas usinas solares para produção de eletricidade vinculada às atividades agroindustriais. Uma em Caiçara do Rio do Vento (RN) e outra em Pirassununga (SP).
Contudo, os maiores entraves à uma produção em maior escala de energia solar no Brasil se deve à falta de informação á respeito da efetividade dos painéis fotovoltaicos e aos altos custos para a geração desse tipo de energia, quando comparados a outras fontes, como a hidráulica e os combustíveis fósseis.
