Tipos de energia solar

Os métodos de captura da energia solar classificam-se em directos ou indirectos:

Directo

Significa que há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem.

Exemplos:

A energia solar atinge uma célula fotovoltaica criando eletricidade. (A conversão a partir de células fotovoltaicas é classificada como directa, apesar de que a energia elétrica gerada precisará de nova conversão - em energia luminosa ou mecânica, por exemplo - para se fazer útil.)

A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor, que aquecerá uma quantidade de água, por exemplo - esse princípio é muito utilizado em aquecedores solares.

Indirecto

Significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável.

Exemplo

Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol.
Também se classificam em passivos e activos:

Sistemas passivos são geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxo em convecção, que é tecnicamente uma conversão de calor em energia mecânica.

Sistemas activos são sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos elétricos, mecânicos ou químicos para aumentar a efectividade da coleta. Sistemas indirectos são quase sempre também activos.

                                                                                   Como funciona o gerador fotovoltaico?


    O gerador é composto pelos módulos de células fotovoltaicas (painéis), pelas baterias, pelo controlador de carga e quando se quer corrente alternada, pelo inversor, pois os módulos geram eletricidade em corrente continua, a mesma usada nos automóveis. O controlador de carga evita que a bateria seja sobrecarregada ou descarregada em demasia o que diminui sua vida.


    A célula solar capta a luz gerando eletricidade pelo efeito fotovoltaico, de forma semelhante a uma folha que capta a energia pelo efeito da fotossíntese. O fóton luminoso transforma-se em uma carga elétrica ao incidir sobre uma lâmina de silício adequadamente tratada, e vai carregar a bateria. Sua fabricação exige uma técnica apurada, um elevado nível de pureza do silício, que é um elemento abundante no Brasil.


   A energia produzida pelas células varia com a intensidade da radiação solar e da área iluminada. Cada célula produz muito pouca energia. É necessário conectar várias células em série. Um módulo normalmente tem de 28 a 36 células e gera cerca de 12 V quando conectado à bateria. É feito para durar mais de 30 anos usando materiais duráveis tais como plásticos de alta durabilidade, vidro temperado e estrutura de alumínio anodizado.


   Mas, comumente, um só módulo não é suficiente para produzir a energia que se necessita. Vários módulos devem ser ligados em série ou em paralelo até se alcançar a quantidade de energia elétrica necessária para o consumo e de acordo com o nível da insolação do local.


  Pode-se usar estes geradores fotovoltaicos para suprir eletricidade para residências rurais, estações de telecomunicação, bombeamento d'água, nas estradas, em barcos e em um sem número de aplicações onde o consumo de energia é baixo e o local distante das redes elétricas. No Brasil ainda não é viável financeiramente a instalação destes sistemas em residências urbanas com o objetivo de reduzir a fatura mensal de energia elétrica.

                                                      Vantagens de usar a energia solar para geração de eletricidade em residências

   Disponibilidade de eletricidade sem depender da rede elétrica e sem conta de energia;
   Sistema totalmente eletro-eletrônico, sem peças móveis e com durabilidade elevada;
   Projeto do sistema com possibilidades de expansão futura;
   Elevada confiabilidade operacional;
   Requer pouca manutenção;

   Instalação simples, o eletricista não precisa ser especialista;

    Opcionalmente, pode ser disponibilizado tensão alternada de 120V ou 220V - 60Hz - com a aquisição de um inversor.


Indicado para:

    Residências isoladas, sítios e fazendas; escolas rurais, postos de saúde, centros comunitários, pousadas e outras instalações situadas em locais remotos e distantes da rede elétrica convencional e que se caracterizam pelo baixo consumo de energia. Sistemas de maior capacidade são disponíveis sob consulta.


   Obs.: Não é indicado o uso de energia solar fotovoltaica para suprimento de cargas de alto consumo como aquecimento de água (chuveiros elétricos, saunas, etc), ferros elétricos, secadores de cabelo, motores maiores.


Características Técnicas

? Autonomia do sistema em períodos sem insolação: 3 dias

? Vida útil estimada para as baterias: acima de 4 anos

? Energia elétrica disponível para uso na tensão de 12 V em tensão contínua ou 110/220 V em tensão alternada fazendo-se o uso de um inversor.


Como selecionar o sistema mais adequado:
1) A escolha do sistema depende do número de lâmpadas e aparelhos ligados, da potência elétrica de cada um e do tempo que eles ficam ligados diariamente. (Veja exemplo)

A B AxB*
Aparelho Watt hora/dia Wh/dia
lâmpada 9 4 36
tv à cores 45 3 135
rádio 6 2 12
total 60 -- 183

    Some as potências (Watt) e o consumo de eletricidade (Wh/dia) de todos os aparelhos e lâmpadas previstos e selecione o sistema com capacidade superior aos valores calculados.


   O Gerador fotovoltaico tem garantia de 1 ano da Solenerg e é constituído por:

   Módulos Fotovoltaicos: São utilizados módulos fotovoltaicos de alta qualidade com garantia de fábrica de 25 anos quanto à produção de energia e de 10 anos quanto a defeitos de fabricação.

  Baterias Estacionárias: Projetadas especificamente para trabalhar com sistemas fotovoltaicos com vida útil acima de quatro anos sem necessidade de manutenção. Garantia de fábrica de 2 anos;

  Controlador de Carga: Protege as baterias contra descargas profundas e excesso de carga, aumentando sua vida útil.

  Inversores(opcional): Permite a utilização de iluminação e tomadas para eletrodomésticos em corrente alternada.

                     Energia solar é alternativa às fontes não renováveis´


   Eletricidade gerada a partir da luz do sol abastece totalmente casa experimental instalada em centro de pesquisa no Rio de Janeiro

   A utilização da energia gerada pelo sol é uma das alternativas mais promissoras na substituição de fontes não renováveis no país. No Brasil, há uma infinidade de pequenos projetos de geração fotovoltaica (conversão direta da luz do sol em eletricidade), principalmente para suprir a necessidade de comunidades rurais e isoladas das regiões Norte e Nordeste.

   Desde 1994, o Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios (Prodeem), instituído pelo governo federal, resultou em investimentos de US$ 30 milhões, num total de 5.956 projetos e 2.952 kWp (quilowatts-pico) de potência instalada. Ao todo, a potência instalada no país é estimada pelo Ministério de Minas e Energia em 12.000 kWp (megawatts-pico).

  O quilowatt-pico é uma unidade utilizada para medir a potência gerada por um painel solar. Por melhor que seja a tecnologia empregada, o painel não é capaz de converter em eletricidade toda a luz que incide sobre ele. Se um painel tem rendimento médio de 10%, por exemplo, vai aproveitar somente uma décima parte da luz incidente. Esse pico de resposta que é efetivamente aproveitado pode ser medido em quilowatts-pico.

   Apesar do potencial promissor, a geração de eletricidade a partir da luz solar ainda tem uma pequena participação na matriz energética mundial. De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (IEA, em inglês), a energia solar respondeu por apenas 0,006% da eletricidade gerada no mundo em 2001. Mas o mercado de energia solar cresce a passos largos, principalmente na Europa. Na Alemanha, por exemplo, a área de coletores solares térmicos instalados cresceu pouco mais de 62% entre 2000 e 2002, de acordo com estimativa do Active Solar Thermal Group.

   Um exemplo do potencial de utilização da energia do sol em residências pode ser visto na Casa Solar Eficiente, desenvolvida pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel) em conjunto com o Ministério de Minas e Energia e a Eletrobrás. Instalada na Ilha do Fundão, no Rio de Janeiro, a casa foi equipada com aparelhos eletro-eletrônicos eficientes do ponto de vista de conservação de energia, alimentados por painéis solares. O banheiro tem água aquecida por um coletor termo-solar.

   Na parte externa da casa há um sistema fotovoltaico para bombeamento de água, um banco de baterias e um gerador eólico. “Instalamos um sistema de controle de energia na casa, sistema de aquisição de dados, sistema de monitoração de hábitos de consumo e ‘softwares’ educativos, além de um quarto de eficiência energética para verificar o consumo”, explica Hamilton Moss, coordenador do Centro de Referência em Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (Cresesb).

   Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), uma das restrições técnicas à difusão de projetos de aproveitamento da energia solar é justamente a baixa eficiência dos sistemas de conversão de energia, o que torna necessário o uso de grandes áreas para a captação de energia em quantidade suficiente para que o empreendimento seja economicamente viável. Para o professor de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Guilherme Rolim, uma das maiores dificuldades para a ampliação do uso do sistema é de ordem econômica.

   Rolim explica que a geração de energia elétrica a partir de petróleo ainda é, comparativamente, barata. Por isso, só compensa utilizar a energia solar em lugares onde é muito alto o custo para levar uma rede de distribuição ou para transportar combustíveis. “A tendência, a longo prazo, é de crescimento gradual na utilização da energia solar”, diz o professor.

   Pesquisador do Cresesb, Marco Galdino lembra que é relativamente fácil instalar painéis solares, mesmo em comunidades afastadas. Com relação ao custo, Galdino afirma que é possível instalar sistemas fotovoltaicos com orçamentos mais baixos. O custo desses sistemas – explica ele – tem caído nas últimas décadas e a instalação dele em regiões isoladas é viável economicamente.

   O pesquisador destaca como outras vantagens da energia solar a capacidade de renovação quase infinita e o fato de não ser poluente. “A energia solar não consome combustível e, conseqüentemente, não gera nenhum tipo de emissão de partículas nocivas ao meio ambiente”, acrescenta.

   No Brasil, segundo o pesquisador, o uso do sol como fonte de energia ainda ganha mais um ponto positivo: o país apresenta uma incidência de energia solar bastante favorável. Curiosidade: em apenas uma hora, o sol despeja sobre a Terra uma quantidade de energia superior ao consumo global de um ano inteiro. A média anual incidente no Brasil extraída de medições ao longo do dia varia entre 4kWh/m² (kilowatts/hora por metro quadrado) e 5kWh/m².



   Nas últimas três décadas, o aproveitamento da energia solar para aplicações diversas tem sido bastante destacado, especialmente em países tropicais e subtropicais, como o Brasil, que dispõem de condições excelentes de radiação solar ao longo do ano. As experiências visando a utilização de energia solar para diversos fins datam de tempos remotos. A história registra que, no século I, Herão de Alexandria já havia construído um dispositivo para bombeamento de água empregando o calor do sol como fonte térmica.

   O uso direto da energia solar tem três atrativos principais: primeiro, sua capacidade de renovação, quase infinita, considerando a escala de tempo humana. Segundo, está relacionada com a proporção menor de impactos ambientais, quando comparada com aqueles provenientes da exploração e do uso de energias fóssil e nuclear. O terceiro é a viabilidade de aplicação junto às fontes consumidoras, o que elimina a necessidade de transporte através de grandes distâncias.

   O uso direto da energia solar pode ser feito de duas formas: como fonte de luz e calor ou para produção de eletricidade. Uma maneira de aproveitar mais eficientemente a energia solar incidente é através do uso de coletores térmicos, dispositivos capazes de transformar a luz do sol em calor, que pode ser utilizado diretamente no aquecimento de água para consumo doméstico. Outra maneira é converter a energia solar diretamente em energia elétrica, utilizando células fotovoltaicas revestidas de semicondutores que, ao absorver luz, produzem uma pequena corrente elétrica.

   Devido aos elevados custos de fabricação e manutenção, a utilização dessas células não oferece vantagem para extenso uso comercial, a não ser em pequenas usinas elétricas em regiões muito distantes de geradoras hidro ou termoelétricas. Atualmente, existem projetos de produção de eletricidade via satélite, captando e convertendo a energia solar, por meio de grandes painéis ao redor do planeta, em eletricidade que será transmitida para a Terra por microondas.

   O uso indireto da energia solar ocorre através do aproveitamento da biomassa, do vento, das marés, dos gradientes de temperatura da água oceânica, dos combustíveis vegetais e fósseis.

   Veja também:

  Energia Fotovoltaica


  Biomassa


   Cerca de 0,02% da energia solar incidente sobre a Terra é utilizada no processo biológico da fotossíntese que transforma a energia luminosa recebida em energia química. Esse processo é o responsável também pela formação de biomassa que constitui uma fonte de energia renovável aproveitada de muitas maneiras: na forma de alimento (carnes, frutas, peixes, legumes, etc), como combustível direto (lenha, casca de babaçu, bagaço de cana, gás natural, etc) e combustível indireto por meio de óleos vegetais (mamona, soja, dendê) e de álcoois (etílico e metílico convertidos da madeira, da cana-de-açúcar, do sorgo sacarino, da mandioca, etc).
Os óleos vegetais e os álcoois possuem capacidade para substituir o óleo combustível e a gasolina, respectivamente. Ainda existem possibilidades tecnológicas para realizar conversões fotoquímicas, promovendo a dissociação da água por intermédio das algas, o que poderá vir a ser, no longo prazo, uma forma de obter hidrogênio combustível.
O biogás oriundo da biomassa é uma fonte de energia relativamente barata, renovável e eficiente, além de não poluente. O subproduto desse processo é um excelente fertilizante. Outra vantagem é o aproveitamento de um material que, para ser eliminado ou tratado, necessitaria de mais consumo de energia. Os problemas mais críticos para a produção do biogás são os controles do pH e da temperatura durante o estágio final de degradação dos resíduos orgânicos.
    A cana-de-açúcar e o sorgo sacarino são exemplos de vegetais com boa eficiência de conversão, o que os torna, potencialmente, matéria-prima para a extração de álcool. O processo de obtenção dos álcoois etílico e metílico, com a fermentação e destilação de vegetais como a batata, a beterraba, o milho, a cevada e outros cereais, é conhecido há muito tempo. No entanto, seu uso como combustível é muito recente, datando da Primeira Guerra Mundial. No Brasil, o Plano Nacional do Álcool - PROÁLCOOL - mostrou uma perspectiva de obter um combustível automotivo substituto, reduzindo em setenta por cento o consumo de gasolina.
   Para a geração de eletricidade, em média e larga escala, ainda não há condições de competitividade da biomassa com os combustíveis fósseis, em vista dos custos econômicos. Também persistem alguns problemas no que se refere aos processos de manejo e conversão. Para pequenas populações dispersas, no meio rural ou em localidades isoladas, onde as condições de extensão da rede elétrica e a logística de transporte de combustível são mais difíceis, a biomassa pode resultar na solução menos dispendiosa, garantindo ainda o aproveitamento dos próprios recursos locais. O Brasil utiliza para cultivo agrícola somente 7,5% dos 851 milhões de hectares de terras que possui. A implantação de cultivos de biomassa pode ser uma alternativa lucrativa para os proprietários rurais que poderão utilizá-los, como cultivo complementar, na geração de energia para consumo próprio e ainda prover uma fonte de renda adicional para a agroindústria e o setor moveleiro circunvizinhos.
    A utilização de biomassa, para fins energéticos, é tão antiga quanto a própria civilização. Até o século XVIII, a principal fonte de energia era a lenha. Nos séculos XIX e XX, com a progressiva introdução comercial dos combustíveis fósseis, a biomassa assumiu um plano secundário na matriz energética global, entrando na lista das fontes de geração consideradas alternativas, junto com as energias solar e eólica.

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