Energia Solar – Vantagens e Desvantagens do Renovável – Resumo

Energia solar é aquela irradiada pelo Sol sobre a Terra. De toda energia do Sol que atinge a Terra, 60% é refletida pela atmosfera; 11% é refletida pelo solo, pela cobertura vegetal e pelos oceanos; 16% é consumida na evaporação contínua da água; 9% é absorvida pelo solo; 3% é utilizada na fotossíntese de plantas terrestres e 1 % na fotossíntese marinha.

Assim sendo, apenas 4% da energia solar que chega à Terra é convertida em matéria orgânica pela fotossíntese, o que significa que a energia absorvida pelas plantas e certos tipos de algas é armazenada sob a forma de carboidratos e outros tecidos vegetais.

Na exploração da energia solar, existem diversas possibilidades de aproveitamento da luz do sol, seja de forma direta, seja de forma indireta (produção de biomassa, energia dos ventos, marés, gradientes térmicos do oceano e correntezas oceânicas).

A inconstância no suprimento da energia solar, ocasionada pelos períodos de escuridão da noite ou mau tempo, exige sistemas de armazenamento e transporte adequados.

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Embora apresente vantagens do ponto de vista do impacto ambiental, o aproveitamento dá energia do Sol exige um investimento relativamente alto em equipamentos, com pouca eficiência.

As formas conhecidas de aproveitamento da radiação solar direta, descritas a seguir, são: sistema passivo de captação de energia solar, sistema de captação de energia por célula solar fotovoltaica, sistemas de geração de energia em satélites, coletores de alta temperatura e estações centrais de força.

As manifestações indiretas da energia solar serão abordadas nos capítulos subsequentes; são elas: energia eólica, energia derivada dos gradientes de temperatura dos oceanos, energia das marés, energia das correntes oceânicas e energia derivada da biomassa.

Sistema passivo de captação de energia solar

Os sistemas passivos de captação de energia solar visam otimizar ao máximo a energia renovável disponível, não só pela radiação solar, mas também pela emissão de energia da própria Terra (principalmente o calor absorvido).

Construções arquitetônicas orientadas para esse objetivo têm sido comercialmente projetadas. Baseiam-se essencialmente em aumentar a absorção de calor e reduzir suas perdas, por intermédio de telhados de vidro, janelas posicionadas adequadamente e forradas de folhas de metal preto ondulado (que atuam como coletores de calor), paredes mais espessas com sistemas de isolamento térmico e sistemas de isolamento energético.

O sistema passivo de captação de energia solar é um tipo de energia que vem sendo utilizado na agricultura, desde longa data, com a construção de estufas ou casas de vegetação que possibilitam o cultivo de determinadas plantas fora de sua época normal de crescimento ou em condições climáticas adversas ao seu desenvolvimento.

 

Aquecimento solar

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imagem: jmcprojetos

 

A tecnologia do aquecimento proveniente de fonte de energia solar consiste na captação da radiação, sob a forma de calor, para o aquecimento de fluidos de uso doméstico ou industrial, ou para a transformação desse calor em um outro tipo de energia nas centrais térmicas solares.

Esse sistema baseia-se no conceito estabelecido pela mecânica quântica sobre as características de emissão de um corpo negro. Os corpos negros ideais são aqueles que apresentam a maior absorção e o mais elevado coeficiente de emissão para qualquer comprimento de onda. Portanto, pintando um determinado objeto exposto ao sol de preto, elevaremos ainda mais sua temperatura.

Os aquecedores solares de ar ou água que atingem temperaturas de até 100°C (aplicações denominadas como de baixa temperatura) utilizam fluidos condutores como ar e soluções aquosas.
Nos casos onde são necessárias maiores temperaturas, são empregados concentradores de luz solar, mais comumente os concentradores parabólicos.

Os espelhos planos, heliostatos, são os concentradores mais antigos e geram calor na faixa de 300 a 500°C. Esses sistemas de alta temperatura operam com óleos de alto peso molecular, água ou vapor sob pressão como fluidos condutores.

O custo inicial de instalação do sistema é alto, porém o de manutenção é relativamente baixo. Nos casos de utilização de água como fluido de transferência de calor, é necessário utilizar substâncias anticorrosivas e bactericidas que em caso de ruptura do equipamento poderão contaminar o ambiente.

O superaquecimento ou combustão das estruturas pode liberar compostos tóxicos na atmosfera. No entanto, quando comparado aos demais sistemas geradores de energia, pode ser considerado como praticamente isento de riscos ambientais e ocupacionais, apesar de sua aparência antiestética.

 

Centrais térmicas solares

As centrais térmicas solares operam nos mesmos moldes das centrais térmicas convencionais que utilizam petróleo, gás ou energia nuclear. O princípio baseia-se no aquecimento de fluido que, ao expandir-se, transfere energia térmica a uma turbina acoplada a um alternador, gerando eletricidade.

A concentração da energia solar é efetuada por intermédio da utilização de heliostatos ou superfícies parabólicas espelhadas que dirigem a energia térmica para uma torre central denominada torre de força, onde se aquece o fluido.

Esse sistema possibilita obter altas temperaturas que variam de 540° a 930°C. Os fluidos utilizados podem ser óleos hidrocarbonetos, água sob alta pressão ou vapor superaquecido.

Como nos outros casos, apresenta uma baixa eficiência, investimento inicial alto e exige uma suplementação energética. Os riscos de impacto ambiental são reduzidos, prendendo-se basicamente à contaminação ambiental pelo extravasamento do fluido utilizado para a transferência de calor, ou pelo seu descarte.

As usinas térmicas solares também requerem grandes áreas e são antiestéticas.

A alta demanda por serviços de energias renováveis trouxe um novo mercado de atuação, como cursos de energia solar.

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