Energia Solar

ENERGIA SOLAR

1. Informações Gerais

Quase todas as fontes de energia, são indiretamente formas de energia solar.

A radiação solar é uma fonte de energia térmica, para aquecimento de fluídos ou ambientes e também para ser a energia propulsora de potência mecânica ou elétrica. Pode ser convertida diretamente em energia elétrica, atuando e causando efeitos em determinados materiais, como por exemplo o termoelétrico e o fotovoltaico.

A radiação solar, se tratando de fonte de energia térmica para aquecimento de ambientes, nada mais é do que o aproveitamento da iluminação natural e do calor para este aquecimento, quando ocorre penetração ou absorção da radiação nas edificações, reduzindo a necessidade de iluminação e aquecimento do próprio ambiente, este fenômeno chama-se, aquecimento solar passivo. Deste modo, uma melhor e mais sofisticada técnica de arquitetura e construção pode fazer melhor proveito da radiação solar.

Em se tratando de aproveitamento térmico para aquecimento de fluídos é feito com o auxilio de coletores ou concentradores solares. Os coletores solares, são mais utilizados em casas (residências) e comércios, para o aquecimento de água, etc... Já os concentradores são mais utilizados quando a temperatura tem que ser bem mais elevada, como por exemplo numa secagem de grãos e a produção a vapor, neste último caso pode ser gerado energia mecânica com a ajuda de uma turbina, e até eletricidade por meio de um gerador.

Entre todas as formas de se aproveitar a energia solar, os mais usados atualmente são, o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica. No nosso país a primeira forma é encontrada com mais facilidade nas regiões sul e sudeste, devido as características climáticas, e o segundo nas regiões norte de nordeste, em comunidades isoladas da rede de energia elétrica.

Fonte: http://www.miniweb.com.br/geografia/artigos/geologia/caracteristicas_planeta.htm

2. Radiação Solar

Além da situação climática (tempo nublado, chuvoso, umidade relativa do ar, etc.), a presença da radiação solar depende da latitude local e da posição do tempo (hora do dia e dia do ano). Isso se deve a inclinação do eixo do qual o planeta gira em torno diariamente (movimento de rotação), e a trajetória que a terra faz em volta sol (movimento de translação), como ilustrado na figura acima.

Por isso a duração do sol ou a claridade varia em determinados regiões e períodos do ano. A maior parte do território brasileiro está localizado próximo a linha do equator, portanto não se notam muito essas variações, porém a maioria da população e das atividades socioeconômicas brasileiras concentram-se em regiões mais afastadas da linha do equador.

Com isso para se maximizar a utilização da radiação solar, posicionam-se os aparelhos coletores ou painéis solares de acordo com a latitude local e o período do ano.

Segue abaixo o mapas de média anual de insolação diária no Brasil (horas):

Fonte: https://plenosol.wordpress.com/2010/09/20/290/carta-solar-insolacao-diaria-media-anual2/

Fonte: http://revistaescola.abril.com.br/geografia/pratica-pedagogica/aproveitamento-energia-solar-513596.shtml

No Brasil dentre os esforços mais recentes para o estudo e avaliação da disponibilidade de radiação solar , destacam-se os seguintes: Atlas Solarimétrico do Brasil e Atlas de Irradiação Solar no Brasil. O primeiro apresenta uma estimativa de radiação solar incidente no país, já o segundo faz estimativas da mesma radiação solar só que por imagens de satélites.

Temos que lembrar também, que como já foi dito por pesquisadores, todos os dois modelos de avaliação apresentam falhas e limites, portanto não devem ser usados, digamos, como inimigos ou concorrentes, devem ser usados como aliados, complementares, para que o estudo seja mais completo, melhorando as estimativas com duas bases ao invés de somente uma.

É importante ressaltar que mesmo as regiões onde são baixo os índices de radiação solar, também possuem e apresentam grande potencial de aproveitamento energético.

3. Tecnologia de aproveitamento

3.1. Aproveitamentos térmicos

Coletor Solar: Como já foi dito, esses coletores tem a função de coletar as radiações solares com o principal intuito de esquentar águas em temperaturas baixas (inferior a 100ºC), como por exemplo em residências e comércios, mas já há demanda significativas em outros setores como por exemplo os edifícios públicos e comerciais, restaurantes, hospitais, hotéis e similares. Particularmente nestes casos, os coletores são discretos e “pequenos”. Normalmente são instalados nos tetos das residências e edificações, pelo fato de que a chegada de radiação solar ao solo terrestre é muito pequeno.

O atendimento de apenas uma residência, é necessário que seja feita a instalação de alguns metros quadrados de coletores. Em uma residência de mais ou menos 3 a 4 moradores será necessário a instalação de 4 m² de coletores.

Abaixo ilustra uma foto de um coletor solar:

Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/aquecimento-agua-por-energia-solar.htm

Concentrador Solar: O aproveitamento da energia solar para sistemas que necessitam de temperaturas mais elevadas ocorre por meio destes concentradores solares, onde estes concentradores captam maior radiação solar de uma área consideravelmente grande e concentrá-la em uma área menor, para que a temperatura desta última aumente consideravelmente. A superfície que recebe a incidência destes raios solares, que são chamados de espelhos, tem forma parabólica ou esférica, fazendo com que os raios solares sejam refletidos para uma superfície bem menor, denominada foco, onde se localiza o material a ser aquecido. Estes sistemas parabólicos atingem temperaturas bastante elevadas e índices de eficiência que variam de 14% a 22%, podendo ser utilizada na geração de vapor, e por conseqüência em energia elétrica. Estes mesmo sistemas trabalham com o auxílio de gás natural, para atender a demanda de horários com baixa incidência