Energia SolarThiago Fernandes Juffo Fontes

Departamento de Engenharia Elétrica - Universidade Federal do Espírito SantoVitória - ES– BRASIL

thiagofernandesjf@hotmail.com

Resumo - A energia solar é a designação dada a todo tipo de captação de energia luminosa, energia térmica (e suas combinações) proveniente do sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou energia térmica. A energia solar é limpa e renovável, portanto apresenta muitas vantagens para o meio ambiente e saúde das pessoas, pois não há emissão de gases poluentes ou outros tipos de resíduos.

I- Introdução

Assim como a eólica e a do mar, a energia solar se caracteriza como inesgotável, e é considerada uma alternativa energética muito promissora para enfrentar os desafios da expansão da oferta de energia com menor impacto ambiental.

As aplicações práticas da energia solar podem ser divididas em dois grupos: energia solar fotovoltaica, processo de aproveitamento da energia solar para conversão direta em energia elétrica, utilizando os painéis fotovoltaicos e a energia térmica (coletores planos e concentradores) relacionada basicamente aos sistemas de aquecimento de água.

As vantagens da energia solar, ficam evidentes, quando os custos ambientais de extração, geração, transmissão, distribuição e uso final de fontes fósseis de energia são

comparadas à geração por fontes renováveis.

Os principais métodos de captura da energia solar classificam-se em diretos ou indiretos:

Direto- 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 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.

Indireto- 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 ativos:

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

Sistemas ativos são sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos elétricos, mecânicos ou químicos

para aumentar a efetividade da coleta. Sistemas indiretos são quase sempre também ativos.

II- Aproveitamento térmico

A energia solar térmica pode ser implantada com sucesso em qualquer latitude. Mesmo regiões que apresentam poucos índices de radiação podem possuir grande potencial de aproveitamento energético.

A energia solar térmica, além de ser uma geração distribuída, e por isso não provocar demanda de novas de linhas de transmissão, não requer investimentos governamentais, aumenta a "renda média" da população assalariada das classes mais baixas (na medida em que reduz a conta de energia elétrica) e reduz a demanda por investimentos em novas usinas geradoras de eletricidade. Se a comparação a ser considerada é a termoelétrica, o aquecedor solar ainda pode ser considerado uma alternativa para a redução de emissões de gases ácidos ou poluentes e, consequentemente, contribuir para redução do efeito estufa.

III- Coletores solares

Os coletores solares, FIGURA 1[1], são usados, principalmente para aquecimento de água, a temperaturas relativamente baixas (inferiores a 100ºC). A sua aplicação ocorre em vários setores, tais como: residências, edifícios públicos e comerciais, hospitais, restaurantes, hotéis e similares.

Figura 1 Ilustração Sistema aquecimento residencial. Fonte [1].

Como a incidência de radiação solar é intermitente, alternando dias e noites, além da ocorrência de períodos nublados e chuvosos, no caso de instalação termo solar, deve-se sempre prever uma forma de aquecimento auxiliar, normalmente elétrico ou a gás.

IV-Concentrador solar

O aproveitamento da energia solar aplicado a sistemas que requerem temperaturas mais elevadas ocorre por meio de concentradores solares, cuja finalidade é captar a energia solar incidente numa área relativamente grande e concentrá-la numa área muito menor, de modo que a temperatura desta última aumente substancialmente. A superfície refletora, FIGURA 2 [2], dos concentradores tem forma parabólica ou esférica, de modo que os raios solares que nela incidem sejam refletidos para uma superfície bem menor, denominada foco, onde se localiza o material a ser aquecido. Os sistemas parabólicos de alta concentração atingem temperaturas bastante elevadas, podendo ser utilizada para a geração de vapor e, consequentemente, de energia elétrica.

Figura 2 Usina termosolar de Majadas de Tiétar, Espanha. Fonte [2].

Contudo, a necessidade de focalizar a luz solar sobre uma pequena área exige algum dispositivo de orientação, acarretando custos adicionais ao sistema, os quais tendem a ser minimizados em sistemas de grande porte. Atualmente, as usinas de energia solar usam grandes espelhos curvos em série para redirecionar luz aos painéis.

Como girassóis, esses espelhos se movem ao longo do dia, evitando fazer sombra um no outro.

V- Energia Fotovoltaica

O efeito fotovoltaico decorre da excitação dos elétrons de alguns materiais na presença da luz solar (ou outras formas apropriadas de energia).

Entre os materiais mais adequados para a conversão da radiação solar em energia elétrica, os quais são usualmente chamados de células solares ou fotovoltaicas, destaca-se o silício. A eficiência de conversão das células solares é medida pela proporção da radiação solar incidente sobre a superfície da célula que é convertida em energia elétrica. Atualmente, as melhores células apresentam um índice de eficiência de 25%. A FIGURA 3[1], ilustra um sistema completo de geração fotovoltaica de energia elétrica.

Figura 3 Sistema de geração fotovoltaica de energia elétrica. Fonte [1].

VI-Iniciativas no Brasil

Atualmente há vários projetos, em curso ou em operação, para o aproveitamento da energia solar no Brasil, particularmente por meio de sistemas fotovoltaicos de geração de eletricidade, visando ao atendimento de comunidades isoladas da rede de energia elétrica e ao desenvolvimento

regional. Esses projetos atuam basicamente com quatro tipos de sistemas: i) bombeamento de água, para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura; ii) iluminação pública; iii) sistemas de uso coletivo, tais como eletrificação de escolas, postos de saúde e centros comunitários; e iv)

atendimento domiciliar. Entre outros, estão as estações

de telefonia e monitoramento remoto, a eletrificação de cercas, a produção de gelo e a dessalinização de água.

A FIGURA 4 [1], apresenta um exemplo de sistema flutuante de bombeamento de água para irrigação, instalado no Açude Rio dos Peixes, Município de Capim Grosso – BA. O sistema é formado por 16 painéis M55 da Siemens e uma bomba centrífuga de superfície Mc Donald de 1 HP DC. Em época de cheia, o sistema fica a 15 m da margem do açude e bombeia água a uma distância de 350 m, com vazão de 12 m3 por dia.

Figura 4 Sistema de bombeamento para irrigação. Fonte [1].

Trata-se de uma parceria entre o National Renewable Energy Laboratory – NREL, o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL e a Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia – COELBA, tendo ainda a participação da Secretaria de Agricultura e Irrigação do Estado da Bahia e da Associação de Moradores de Rio do Peixe.

A área de aproveitamento da energia solar para aquecimento de água tem adquirido importância nas regiões Sul e Sudeste do País, onde uma parcela expressiva do consumo de energia

elétrica é destinada a esse fim, principalmente no setor residencial.

CONCLUSÃO

O breve estudo sobre as possibilidades de aplicação da energia solar demonstrou que esta tem grande potencial de utilização como fonte secundária de energia. Seja através do aproveitamento da energia térmica para o aquecimento de água para chuveiros, ou com a geração de energia elétrica através de painéis fotovoltaicos a energia solar tem como vantagem a possibilidade de ser utilizada em locais distantes e desconectados do sistema interligado nacional.

Assim como os sistemas de aquecimento de água já tem sua utilização difundida, o aprimoramento e modernização através de busca de novos materiais para a confecção de painéis fotovoltaicos tonarão a geração elétrica seja ela distribuída ou concentrada viável em poucos anos viabilizando a utilização em larga escala.

REFERÊNCIAS

[1] ANELL, ENERGIA SOLAR. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf. Acesso em: Julho. 2013.

[2] Abril, ENERGIA SOLAR. Disponível em: http://exame.abril.com.br/topicos/energia-solar. Acesso em: Julho. 2013.