Glauco Diniz Duarte Tbic – porque a energia solar ainda é pouco utilizada

O Dr. Glauco Diniz Duarte diz que pensar em uma sociedade minimamente desenvolvida sem a utilização de energia elétrica é inimaginável, assim como é impossível dar continuidade ao desenvolvimento da sociedade sem pensar em energia renovável, de fonte limpa, sustentável e com responsabilidade ambiental.

É nesse caminho que a Energia Solar é essencial.

Mas afinal, o que é essa Energia Solar? Como está presente em nossas vidas?

Bom, a eletricidade se tornou a principal fonte de luz, calor e força utilizada no mundo moderno. Atividades simples como assistir à televisão ou navegar na internet são possíveis porque a energia elétrica chega até a sua casa. Fábricas, supermercados, shoppings e uma infinidade de outros lugares precisam dela para funcionar. Grande parte dos avanços tecnológicos que alcançamos se deve à energia elétrica.

Obtida a partir de todos os outros tipos de energia, a eletricidade é transportada e chega aos consumidores no mundo inteiro por meio de sistemas elétricos complexos, compostos de quatro etapas: geração, transmissão, distribuição e consumo.

Na sua utilização mais ampla a Energia Solar está presente justamente nessa etapa de geração da eletricidade, mas, na verdade, há muito mais por trás da Energia Solar.

Na aplicação residencial, quando se fala em Energia Solar, muitos relacionam aos sistemas de aquecimento de água que já possuem boa penetração no mercado e bom entendimento geral da sua finalidade e uso, outros mais ligados às tecnologias mais modernas logo pensam nas popularmente conhecidas “placas solares” de geração de energia elétrica. Ambos estão corretos, todas são aplicações da Energia Solar.

 No conceito mais acadêmico Energia Solar é a energia derivada do Sol na forma de radiação solar, ou seja, é um termo que se refere à energia proveniente da luz e do calor do Sol. É utilizada por meio de diferentes tecnologias em constante evolução, como o aquecimento solar, a energia solar fotovoltaica, a energia heliotérmica e a arquitetura solar. Tecnologias solares são caracterizadas como ativas ou passivas, dependendo da forma como capturam, convertem e distribuem a energia solar. Entre as técnicas solares ativas estão o uso de painéis fotovoltaicos, concentradores solares térmicos das usinas heliotérmicas e os aquecedores solares. Já as técnicas solares passivas estão as ligadas à arquitetura solar como a orientação de um edifício para o Sol, a seleção de materiais com massa térmica favorável ou propriedades translúcidas e projetar espaços que façam o ar circular naturalmente.

Antes de falarmos de cada tecnologia mencionada acima vamos entender a importância da Energia Solar. Quando falamos em energia renovável, aquelas que não podem ser esgotadas e são constantemente renovadas, as mais conhecidas são a hidráulica, eólica, biomassa, oceânica e a geotérmica. Também existem as fontes não renováveis de energia como as oriundas do carvão, petróleo, urânio (nuclear) e gás natural. Porém nenhuma delas tem o potencial que a Energia Solar, entenda na figura abaixo:

Ainda não se convenceu da importância e potencial da Energia Solar? Vamos aos números:

• A Energia Solar recebida pela Terra é cerca de 5 mil vezes maior do que o consumo mundial de eletricidade e energia térmicas somadas, ou ainda, o total de energia solar absorvida pela atmosfera terrestre, oceanos e as massas de terra em uma hora é maior do que a energia utilizada por toda população mundial, em um ano;

• A Energia Solar que chega a Terra em um ano é cerca de 35 vezes maior do que as reservas mundiais de petróleo, carvão, gás natural e urânio somadas;

• Em um ano, a Terra recebe 80 mil vezes mais energia do Sol do que todas as outras fontes renováveis somadas no mesmo período.

E como podemos utilizar todo esse potencial do astro-rei?

O desenvolvimento tecnológico é contínuo quando se fala em Energia Solar. Para se ter ideia, data de 1839 a primeira vez que o efeito fotovoltaico (geração de energia elétrica a partir da luz do Sol) foi observado, pouco mais de 40 anos depois a primeira célula solar (unidade básica de geração de energia solar) foi produzida e tinha apenas 1% de eficiência. Já no início do século XX Albert Einstein explica a física do efeito fotoelétrico e em 1955 a primeira aplicação de uma célula solar de silício aconteceu na fonte de alimentação de uma rede telefônica. 3 anos depois foi lançado o primeiro satélite alimentado por células fotovoltaicas, ainda sim foram mais 15 anos até se quebrar a barreira de 20% de eficiência numa célula fotovoltaica. E somente nos anos 90 a tecnologia fotovoltaica se espalhou pelo mundo. Nas últimas duas décadas, a energia fotovoltaica evoluiu de um nicho de mercado puro de aplicações de pequena escala para se tornar uma fonte de eletricidade relevante.

A Energia Solar Fotovoltaica, com seus painéis ou placas fotovoltaicas, utilizam um método direto de produção de energia elétrica. A luz solar é absorvida nas células solares, também chamadas fotovoltaicas ou fotoelétricas que são feitas de material semicondutor, geralmente de cristais de silício.

As partículas da luz solar (fótons) quando entram em contato com os átomos do silício provocam o deslocamento dos elétrons, gerando assim uma corrente elétrica, que é usada para carregar uma bateria.

A energia fotovoltaica é hoje a fonte de energia limpa que mais cresce no mundo, e hoje é utilizada para gerar energia elétrica para milhares de residências e indústrias no mundo todo. Para ela ser aproveitada para gerar energia elétrica para casas e empresas as células fotovoltaicas precisam ser montadas dentro de um painel solar visando proteção e durabilidade e por sua vez, este painel solar, será conectado em outros painéis em um sistema solar fotovoltaico.

O sistema solar fotovoltaico é composto por: Painéis solares, inversor solar, sistema de fixação das placas solares, cabeamentos, conectores e outros materiais elétricos padrões.

A energia solar pode ainda ser usada para produzir energia térmica, através do método de aquecimento solar. Ou para produzir energia elétrica diretamente, através dos painéis solares fotovoltaicos ou ainda indiretamente, por meio das usinas que usam a energia heliotérmica:

Energia Solar Térmica:

É uma forma de energia alternativa e, uma tecnologia, para o aproveitamento da energia solar para gerar energia térmica ou energia elétrica para uso na indústria e ou residências. A primeira instalação de equipamentos de energia solar térmica ocorreu no deserto do Saara, aproximadamente em 1910, quando um motor foi alimentado pelo vapor produzido através do aquecimento d’água utilizando-se a luz solar. Tanto os Sistemas de Aquecimento Solar (SAS) ou a Energia Heliotérmica são formas da Energia Solar Térmica, com finalidades diferentes, veja abaixo:

Aquecimento Solar:

É a forma mais conhecida de aproveitamento da energia solar térmica. A energia solar pode ser usada para aquecer água em residências, piscinas ou indústrias. Os coletores solares, basicamente, são sistemas com uma superfície preparada para melhor absorção da radiação solar na forma de calor e o transmitem para a água, que por sua vez fica armazenada em reservatórios térmicos chamados boilers.

Energia Heliotérmica:

Esta é uma outra forma de se utilizar o calor da energia solar, mas desta vez para gerar energia elétrica. A energia heliotérmica, também chamada CSP (do inglês concentrating solar power) consiste em um método indireto de produção de energia elétrica, em que a luz solar é refletida por espelhos e concentrada em forma de calor (energia térmica) em um receptor, seja no topo de uma torre ou em um tubo a vácuo, para aquecer o líquido que há dentro e usar este líquido para gerar vapor. Nas fotos abaixo você consegue ver estes dois tipos de tecnologias de energia solar utilizadas para gerar energia limpa.

Em seguida essa energia é transformada em energia mecânica, com o vapor alimentando uma turbina elétrica a vapor, que por fim gera energia elétrica, de forma semelhante ao que acontece em uma usina termoelétrica.

Além de produzir energia elétrica como explicado, a energia heliotérmica pode ser usada para usinas que requerem altas temperaturas para produzir energia elétrica, sem necessidade de usar combustíveis fósseis.