Energia Solar

Energia Solar

Poderíamos dizer que, com raras exceções, a energia das fontes convencionais provém da energia que nosso planeta recebe do Sol. Entretanto, quando falamos no aproveitamento da energia solar, estamos nos referindo à energia captada diretamente das radiações que estamos recebendo do Sol, e não da energia armazenada nos vegetais, nos combustíveis fósseis etc.

A Terra recebe continuamente do Sol energia equivalente a 1,9 cal/cm2 • min (aproximadamente, 1,3 kW/m2). Esse valor é conhecido como constante solar. Entretanto, é preciso lembrar que, na verdade, boa parte da energia solar é refletida pela atmosfera, não alcançando a superfície do planeta. Mesmo assim, admitindo que cerca de 30% retornem para o espaço, o solo é atingido por algo em torno de 1,4 cal/cm2 • min, equivalente a 0,91 kW/m2. Isso significa dizer que uma área de 100 m2 (um quadrado de 10 m de lado, por exemplo) recebe, em 12 horas de insolação, uma quantidade de energia de 94 • 106 calorias, isto é, aproximadamente, 4 • 108 joules, suficiente, se totalmente absorvida por 100 toneladas de água, para aumentar em quase 10 °C sua temperatura. Portanto, é bem grande a quantidade de energia solar que chega ao solo e está disponível para o uso. O problema é como captá-la de modo econômico, isto é, de maneira que o custo da captação não seja elevado a ponto de inviabilizar o processo.

Existem basicamente três maneiras de efetuar o aproveitamento da energia solar que analisamos a seguir.

Captação passiva

A captação passiva é o processo mais antigo e rudimentar de uso da energia solar de que se tem conhecimento. Quando faz suas habitações estrategicamente situadas para ter uma boa insolação, ao posicionar janelas e telhados de modo a receber uma maior quantidade de radiação do Sol, ao se preocupar em construir estufas para o cultivo de plantas, o ser humano está cuidando de melhorar o rendimento da captação passiva da energia solar. Evidentemente, essa captação vem sendo aprimorada cada vez mais com o tempo e atualmente existem muitos projetos arquitetônicos visando otimizar esse aproveitamento energético.

Captação passiva de energia solar em uma estufa.

Captação por coletores solares

Os projetos arquitetônicos mais modernos têm dado prioridade ao problema de suprimento energético, visando fazer com que as edificações sejam dotadas de mecanismos especialmente desenvolvidos para captar a energia do Sol. Os mais simples desses mecanismos são dispositivos chamados coletores solares. Esses coletores visam fundamentalmente ao aquecimento de líquidos, sobretudo a água, para uso doméstico ou industrial.

Captação por painéis fotovoltaicos

Um meio mais sofisticado de captar a energia solar é utilizando as células solares fotovoltaicas. Como o próprio nome indica, esses dispositivos têm a capacidade de gerar diferenças de potencial quando iluminados pela luz do Sol. Portanto, eles transformam a energia solar, predominantemente luminosa, em energia elétrica.

A utilização de células solares fotovoltaicas iniciou-se em satélites artificiais, por ocasião da corrida espacial dos anos 60 do século XX. Em vista de a energia solar estar disponível o tempo todo e o satélite precisar constantemente de energia para o funcionamento de seus mecanismos, optou-se por essa fonte energética. A partir daí, houve um desenvolvimento muito grande da tecnologia desses dispositivos, mostrando a conveniência de serem utilizados também na superfície da Terra, surgindo então projetos com essa finalidade.

O processo de captação de energia solar atualmente é feito por meio de painéis fotovoltaicos, cada um deles constituído por várias células. Uma única célula de silício cristalino, com uma superfície de cerca de 100 cm2 gera uma tensão de 0,4 V, em caso de irradiação forte. É necessário conectar então várias células em série para gerar uma tensão da ordem de 12 V, como é exigido num circuito simples.

Esquema de um circuito fotovoltaico:

(A) painel solar fotovoltaico; (B) bateria; (C) equipamento de 12 V a ser energizado.

O uso de painéis fotovoltaicos é muito difundido nos locais afastados, onde é impossível obter-se energia de outra maneira. Por exemplo, no Paraná, a aldeia da tribo indígena Wai-Wai possui 12 módulos de painéis solares com potência de 540 W, que bombeiam 10 mil