Conhecendo os Principais Tipos de Energia Solar

Você conhece os principais tipos de energia solar disponíveis hoje?

Quando se fala em energia solar, é comum que se associe a tecnologia às placas de aquecimento de água.

No entanto, com a redução dos custos das placas solares fotovoltaicas, em que ao invés de geração de calor há geração de energia elétrica, esta nova opção tem se tornado cada vez mais popular ao redor do mundo.

Assim como a água e o ar, o sol é uma das principais fontes de vida no planeta, responsável por garantir os processos bioquímicos para a manutenção e geração da vida através do fornecimento de calor e luz.

A energia irradiada pelo sol em apenas 50 minutos é suficiente para suprir toda a demanda energética mundial por 1 ano.

O desafio é conseguirmos coletar uma fração, mesmo que pequena, dessa enorme quantidade de energia limpa, renovável e altamente disponível e utilizarmos de forma inteligente para suprir as nossas demandas energéticas, sem depender de fontes como o carvão e o petróleo.

Com toda esta disponibilidade e infinidade de aplicações possíveis em nosso dia-a-dia, com a viabilização da tecnologia através de constantes reduções nos custos de produção, duas tecnologias têm sido amplamente utilizadas:

1. Energia solar fotovoltaica: converte diretamente a luz do sol em eletricidade a partir da utilização de placas feitas com material semicondutor, como o silício em sua forma cristalizada;
2. Energia solar térmica: captura a luz do sol e a converte em calor através de troca térmica entre um sólido, geralmente metal, que aquece diretamente em contato com o sol, e um líquido, que pode ser usado diretamente ou como meio de conversão para energia mecânica e posteriormente energia elétrica, sendo denominado Energia Solar Térmica Concentrada.

São aplicadas em dois tipos de instalações:

1. Sistemas residenciais e para pequenas comunidades. Painéis fotovoltaicos alimentam equipamentos eletroeletrônicos, enquanto os coletores solares podem ser utilizados para aquecimento da água para banho ou para calefação.
2. Plantas de geração de energia solar fotovoltaica ou térmica a partir de concentradores de calor. Nestas instalações são utilizadas grandes potências, geralmente acima de 5 MW, em que a energia produzida (elétrica ou térmica) é aplicada em parques industriais ou, para a fotovoltaica, a alimentação da rede elétrica de distribuição de energia.

A energia solar fotovoltaica é uma das mais atrativas devido à sua flexibilidade, tanto para alimentar cidades e indústrias quanto para regiões rurais sem acesso à eletricidade, em que sistemas isolados da rede elétrica são utilizados.

Abaixo são detalhados os principais tipos de energia solar utilizados atualmente:

1.     Energia Solar Fotovoltaica

O principal componente das placas fotovoltaicas são as células fotovoltaicas. É nelas que ocorre o efeito fotovoltaico, que consiste na conversão da luz incidente em eletricidade através de um processo físico e químico.  São compostas duas finas camadas de cristais de silício, material que conduz eletricidade sob a presença de luz.

As camadas são separadas pela “junção p-n”, que é responsável por permitir a passagem dos elétrons de um lado para o outro. O termo “p” refere-se à camada de silício dopada positivamente, isto é, seus átomos possuem em sua eletrosfera uma camada de valência livre para onde os elétrons livres deverão se instalar.

A camada “n” é composta por silício cristalino dopado com excesso de elétrons, que possuem fracas ligações atômicas em sua camada de valência, possibilitando que se movam ao serem excitados pela luz. Assim, na presença de luz, os átomos presentes na camada “n” da célula deslocam-se em direção à camada “p”.

Durante o processo de movimentação dos elétrons, é gerada a corrente elétrica. Dessa forma obtém-se energia elétrica a partir da incidência da luz solar na superfície das placas.

Devido à grande queda nos custos de produção das placas e à sua grande variedade de possíveis aplicações, esta tecnologia tornou-se o principal tipo de energia solar utilizado ao redor do mundo, com forte tendência de crescimento para os próximos anos.

 

Exemplo célula fotovoltaica (Fonte: Wikipedia)

2.     Energia solar térmica convencional

Muito utilizada em aplicações residenciais para aquecimento da água para banho e aquecimento de ambientes fechados (calefação), é uma fonte que garante boa economia na conta de luz da residência, pois reduz o consumo de energia elétrica.

É composta basicamente por coletores solares e o reservatório com isolamento térmico, também chamado de boiler.

Tubulação apropriada deve ser utilizada para suportar a temperatura mais alta da água circulante, podendo ser de metal ou PVC.

Adicionalmente, os sistemas de aquecimento para ambientes internos possuem uma serpentina instalada no interior do imóvel para prover a troca térmica entre o ambiente mais frio e o fluido quente.

 

Coletor solar e boiler sobre o telhado de uma residência (Fonte: Mundo Educação)

3.     Energia solar térmica concentrada

Também denominada Energia Heliotérmica, consiste em converter de forma indireta a energia térmica em energia elétrica.

Os raios solares incidem sobre espelhos que concentram a luz sobre um único ponto, gerando temperaturas de até 1000 °C.

No interior da tubulação concentradora de calor, há um fluido térmico, podendo ser composto à base de sais fundidos, óleo térmico, água e ar, que é aquecido e deslocado aquece e se desloca para um reservatório com água.

Com a troca térmica, a água é aquecida, gerando vapor com pressão suficiente para movimentar uma turbina, gerando então eletricidade.

O processo de geração solar heliotérmica é semelhante com a usina termelétrica, sendo a principal diferença o uso do sol como combustível ao invés de carvão mineral, gás natural ou óleo diesel.

 

Tipos de Energia Heliotérmica Solar (Fonte: Wikipedia/Wikimedia)

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Confira também o nosso artigo que aborda os 10 Mitos da Energia Solar Fotovoltaica e descubra o porquê desta tecnologia ter vindo para ficar!

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