Glauco Diniz Duarte Tbic – Como energia solar é convertida em eletricidade
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, você já deve ter ouvido falar nas vantagens da energia solar, mas você sabe o que é energia solar, exatamente? O tema é comumente citado em salas de aula, livros, pesquisas, documentários, jornais de televisão, etc, todos sempre destacando a sua importância para o planeta Terra, além das vantagens para o consumidor comum — inclusive em relação à economia de dinheiro.
Além de ser uma fonte renovável, a geração de eletricidade por meio da energia solar não emite componentes nocivos à atmosfera do planeta, ao contrário do que acontece com o uso de combustíveis fósseis como carvão mineral, gás natural e derivados do petróleo — nocivos ao planeta por liberarem gases de efeito estufa na atmosfera, como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O). Vale ressaltar que o uso de combustíveis fósseis para gerar energia é uma das principais causas do aquecimento global, diretamente ligado às mudanças climáticas da Terra, e cientistas vêm alertando para uma emergência climática global há anos.
Além disso, os custos operacionais de se usar energia solar em casas ou escritórios são praticamente nulos após a instalação dos equipamentos, uma vez que não é preciso utilizar qualquer outro tipo de fonte energética, além da luz solar, para garantir a eletricidade do local. Um número cada vez maior de residências, estabelecimentos comerciais e indústrias estão preferindo a energia solar para obter energia elétrica, ajudando o planeta e ainda reduzindo gastos.
O que é energia solar?
O Sol é a fonte de energia mais abundante da Terra, uma vez que a estrela do Sistema Solar não cumpre apenas o papel de iluminar os nossos dias: ela gera energia de sobra para ser capturada e convertida em eletricidade, de forma contínua e sem risco de se esgotar.
Devido a toda essa potência do Sol, cientistas desenvolveram uma forma de usar os raios solares que atingem a Terra para convertê-los em energia que alimente nossos equipamentos. A produção da energia solar, então, acontece quando os raios solares “batem” nas células dos painéis solares fotovoltaicos, feitas com materiais semicondutores (como o silício, por exemplo). Essas células absorvem parte dos fótons dos raios solares, e os fótons estimulam os elétrons ali presentes para que eles entrem em movimento, se espalhando pelo painel e, assim, gerando uma corrente elétrica contínua. A corrente contínua pode ser armazenada em baterias assim que produzidas, ou ser convertida em corrente alternada para ser usada em redes, como uma rede elétrica pública, por exemplo, bem como em residências.
“Os módulos fotovoltaicos convertem a irradiação solar em energia elétrica através de uma reação físico-química descoberta ainda no século XIX. Em meados do século XX, a tecnologia se desenvolveu para fornecer energia a locais remotos e à alimentação de satélites. Nos últimos 10 anos, os módulos fotovoltaicos têm se popularizado, especialmente porque seu custo vem caindo de forma acelerada”, contextualiza Guilherme Susteras, membro sênior do Instituto dos Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) e sócio-diretor da Sun Mobi.
Painéis solares
Esses painéis solares, conhecidos também como placas fotovoltaicas ou painéis fotovoltaicos, são compostos de células fotovoltaicas de silício de dois tipos diferentes para a geração de cargas positivas e negativas, estes contando com átomos minúsculos que são carregados com elétrons. Os painéis contam com vidro temperado de 3,2 mm e resistente ao granizo, caso ocorram chuvas intensas, podendo durar mais de 25 anos. Eles podem ser usados tanto para o uso doméstico, em residências, como para comercial e industrial, e um número cada vez maior de pessoas estão investindo nessa tecnologia, seja para ajudar o planeta ou para economizar com o consumo de energia em casa.
“Um primeiro elemento seria o painel fotovoltaico, seguido pelo tracker, uma estrutura que dá o suporte aos painéis e que contém tecnologia de ponta responsável por fazer a comunicação entre eles”, explica Javier Reclusa, CEO da STI Norland Brasil sobre a estrutura da tecnologia. “Com algoritmos que não apenas acompanham o sol — aumentando a geração de energia — mas também contam com uma inteligência que evita sombras e que entende situações de riscos, como ventanias, colocando os painéis em 0°, o que chamamos de posição de segurança e evita danos à estrutura e aos painéis”, afirma o profissional.
Reclusa diz ainda que ele também é auto-alimentado, ou seja, possui um painel dedicado a gerar a energia necessária para fazer a movimentação seguindo o sol. “Nossos trackers são responsáveis por gerar até 25% a mais de energia em relação a outras estruturas. Um último elemento é o inversor, responsável por fazer a conversão da corrente contínua em corrente alternada”, completa.
Energia térmica
Além da energia elétrica, a energia solar pode ser convertida também em energia térmica. Isso acontece quando o calor do Sol é usado para o aquecimento, produzindo vapor ou água quente a residências, prédios e piscinas. Esse vapor, inclusive, também pode ser usado para produzir energia elétrica.
A geração da energia térmica acontece quando espelhos ou refletores concentram os raios do Sol para o aquecimento de um líquido. Então, quando esse líquido ferve devido ao calor, ele se transforma em vapor, que gira uma turbina conectada a um gerador, finalmente produzindo a eletricidade. Em um novo processo, o vapor é esfriado novamente, transformando-se em líquido que é reciclado, reaquecido e que se transforma mais uma vez em vapor, num processo contínuo.
Reclusa explica ainda que existe a possibilidade de gerar as duas formas de energia no mesmo equipamento. “É usado um painel solar fotovoltaico para geração de energia elétrica proveniente da luz solar, e instaladas tubulações na parte posterior desse painel. Nessas tubulações passam fluidos que são aquecidos pelo calor proveniente dos painéis fotovoltaicos, atingindo o estado gasoso e movimentando um gerador de energia elétrica, através de uma turbina”, conta.
Custos da energia solar
Pensando na economia de energia elétrica, é tentadora a ideia de instalar painéis solares em casas e empresas. Porém, para chegar a uma estimativa de custos, é preciso analisar as características do local, como a irradiação solar e a quantidade a ser consumida, como explica Guilherme Susteras do IEEE.
“Há muitas ofertas de financiamento competitivos para que uma família ou uma empresa instale o sistema fotovoltaico em seus telhados, substituindo a conta de energia pelas parcelas do financiamento por 5 anos, e depois obtendo energia ‘de graça’ pelo restante da vida útil dos equipamentos. E também há modalidades que permitem aos consumidores ‘assinarem’ energia solar, recebendo créditos nas suas contas a partir de usinas remotas, através da rede da concessionária de distribuição de energia, sem a necessidade de obras ou de investimentos”, explica.
Reclusa conta que existem dois tipos de instalação envolvendo a energia solar fotovoltaica. A primeira é a residencial, em que o morador precisa deixar a sua casa preparada com uma estrutura para receber os painéis necessários para abastecer a residência. A segunda é em grande escala, que são chamadas de usinas solares, estas que atendem condomínios, empresas e grandes redes de comércio, com capacidade ainda de serem vendidas a governos para o abastecimento geral. “Em ambos os tipos, houve uma redução de custos substancial para a instalação nos últimos anos, e a queda nos gastos com energia são observadas rapidamente. Esse é um dos fatores que explicam o boom da energia solar, especialmente no Brasil”, diz.
Lucas Batista, diretor da divisão de energia solar da Ledax, reforça o benefício da energia solar em relação aos custos. “Quando falamos em instalar um sistema de energia solar, que possui uma vida útil de 25 anos, estamos falando de deixar de pagar boa parte da conta de energia, chegando em alguns casos a perto de 98% de economia — o que fornece o retorno em relação ao investimento feito para o sistema. Se o investimento é pequeno para consumidores menores, ou se o investimento é maior para grandes consumidores, o importante é que, em ambos os casos, existe um retorno muito atrativo em relação ao custo mensal que se deixa de pagar na conta de energia dos consumidores que adotam este sistema”, conta.
Energia solar no mundo
Reclusa ressalta que a energia solar já é usada no mundo todo, com alguns países mais avançados que os outros nessa adoção, mas no caminho de conseguir reduzir, cada vez mais, a emissão substâncias prejudiciais ao meio ambiente na geração de energia. Ele revela que, somente em 2020, o Brasil recebeu cerca de R$ 13 bilhões em investimentos em energia solar, e que esse tipo de geração da energia dobrou de capacidade, com o setor apontando para um maior crescimento em 2021. A previsão é que, entre 2035 e 2050, a energia solar passe a ser a fonte de energia elétrica mais utilizada do mundo.
Batista diz também que o setor vem crescendo em mais de 100% ao ano, mas que muitos brasileiros ainda se preocupam com o custo da implementação do “aparato” sem levar em conta a economia que virá no futuro. “Estamos falando de esse investimento retornar ao bolso do consumidor em 3, 4, 5 anos, em um sistema que dura 25 anos ou mais, então eu acredito que condiz com a realidade do brasileiro quando ele pensa em médio e longo prazo. Ainda mais que agora existem diversas possibilidades de financiamento, onde se pode substituir o valor que se paga de conta para pagar a parcela do financiamento. E ainda, após o término do financiamento, que dura em média 6 anos, não irá se pagar nem a conta de energia nem a parcela do financiamento”, pontua.
Por fim, para José Otávio Bustamante, fundador e CEO da Enercred, o futuro é promissor, e a questão não é se a energia solar será usada pela maioria da população, mas sim quando isso vai acontecer. Ele cita ainda visões de Bill Gates, fundador da Microsoft, sobre essa tecnologia, e como ela deve ganhar mais visibilidade com a questão da preservação do planeta ficando cada vez mais urgente. “Além de energia solar em si, temos que pensar em como nos locomover, produzir alimentos, esquentar ou refrigerar edifícios, ter processos industriais e manufatura, tudo com pensamento sustentável. Como sermos mais eficientes, adotarmos energia limpa e aprendermos a viver sem deteriorar o meio ambiente”, completa.
