Como funciona a energia solar
Querendo saber como funciona a energia solar ? neste artigo, vamos explicar como funciona cada uma dessas tecnologias e quais são as suas vantagens e desvantagens.
A energia solar é uma fonte de energia renovável, limpa e sustentável que aproveita a luz e o calor do sol para gerar eletricidade ou aquecer água.
Existem diferentes tecnologias que permitem captar e converter a energia solar, como os painéis fotovoltaicos, os aquecedores solares e as usinas heliotérmicas.
Energia solar fotovoltaica
A energia solar fotovoltaica é aquela que transforma a luz do sol diretamente em energia elétrica por meio de células fotovoltaicas, que são dispositivos semicondutores (geralmente de silício) que geram uma corrente elétrica quando expostos à radiação solar.
Esse fenômeno é chamado de efeito fotovoltaico.
As células fotovoltaicas são agrupadas em módulos ou painéis solares, que podem ser instalados em telhados, fachadas, terrenos ou outras superfícies.
Os painéis solares captam a luz do sol e produzem uma energia elétrica contínua (CC), que precisa ser convertida em corrente alternada (CA) para ser utilizada nos aparelhos elétricos ou injetada na rede elétrica.
Essa conversão é feita pelo inversor solar, que é outro equipamento essencial do sistema fotovoltaico.
Existem três tipos principais de sistemas fotovoltaicos:
Sistema fotovoltaico conectado à rede
É aquele que está ligado à rede elétrica da distribuidora local e permite que o consumidor gere sua própria energia e troque o excedente por créditos na conta de luz.
Esse sistema é o mais comum no Brasil e segue as regras da Resolução Normativa nº 482/2012 da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).
Sistema fotovoltaico isolado ou off-grid
É aquele que funciona de forma autônoma, sem conexão com a rede elétrica, e depende de baterias ou geradores para armazenar ou complementar a energia gerada pelos painéis solares. Esse sistema é indicado para locais remotos ou com baixa disponibilidade de energia elétrica.
Sistema fotovoltaico híbrido
É aquele que combina o sistema conectado à rede com o sistema isolado, podendo utilizar baterias para armazenar parte da energia gerada pelos painéis solares e injetar o restante na rede elétrica. Esse sistema oferece maior segurança e autonomia energética ao consumidor.
Energia solar térmica
A energia solar térmica é aquela que utiliza o calor do sol para aquecer água ou outros fluidos para fins domésticos, comerciais ou industriais. Essa tecnologia funciona por meio de coletores solares, que são dispositivos que absorvem a radiação solar e transferem o calor para um circuito hidráulico.
O fluido aquecido circula até um reservatório térmico, onde fica armazenado para ser utilizado em chuveiros, torneiras, piscinas, processos industriais ou até mesmo na geração de eletricidade.
Existem dois tipos principais de coletores solares:
Coletores solares planos
são os mais simples e baratos, constituídos por uma caixa isolada termicamente com uma placa metálica pintada de preto e coberta por um vidro transparente. A placa absorve o calor do sol e o transfere para o fluido que circula por tubos acoplados a ela.
Coletores solares a vácuo
são mais eficientes e sofisticados, formados por tubos de vidro duplos e selados a vácuo, que reduzem as perdas de calor para o ambiente.
Dentro dos tubos, há um absorvedor metálico com uma superfície seletiva que capta o calor do sol e o transfere para o fluido que circula por um tubo central.
Energia heliotérmica
A energia heliotérmica ou termossolar é aquela que utiliza o calor do sol para gerar vapor de água que aciona turbinas e geradores de eletricidade.
Essa tecnologia funciona por meio de usinas heliotérmicas, que são grandes complexos que concentram a radiação solar em um ponto focal por meio de espelhos ou lentes.
O calor concentrado é usado para aquecer um fluido, que pode ser água, óleo, sal fundido ou ar, e gerar vapor de alta pressão e temperatura. O vapor movimenta as turbinas que acionam os geradores de eletricidade.
Existem quatro tipos principais de usinas heliotérmicas:
Usinas de torre central
são aquelas que utilizam um campo de espelhos planos (helióstatos) que refletem e concentram a luz do sol em uma torre central, onde há um receptor que contém o fluido de trabalho.
O fluido aquecido é usado para gerar vapor ou armazenar energia térmica em tanques de sal fundido.
Usinas de canal parabólico
são aquelas que utilizam um campo de espelhos curvos (coletores cilindro-parabólicos) que refletem e concentram a luz do sol em um tubo receptor colocado no foco da parábola, onde circula o fluido de trabalho.
O fluido aquecido é usado para gerar vapor ou armazenar energia térmica em tanques de óleo térmico.
Usinas de disco parabólico
são aquelas que utilizam um campo de espelhos curvos (coletores disco-parabólicos) que refletem e concentram a luz do sol em um receptor colocado no foco do disco, onde há um motor Stirling acoplado a um gerador elétrico.
O motor Stirling funciona com a expansão e contração do ar provocada pelo calor do receptor.
Usinas de Fresnel linear
são aquelas que utilizam um campo de espelhos planos (coletores lineares de Fresnel) que refletem e concentram a luz do sol em um tubo receptor elevado, onde circula o fluido de trabalho.
O fluido aquecido é usado para gerar vapor ou armazenar energia térmica em tanques de água.
Vantagens e desvantagens da energia solar
A energia solar apresenta diversas vantagens em relação a outras fontes de energia, como:
Vantagens da energia solar
- É uma fonte renovável, inesgotável e abundante;
- É uma fonte limpa, que não emite poluentes nem gases de efeito estufa;
- É uma fonte silenciosa, que não gera ruídos nem impactos sonoros;
- É uma fonte modular, que pode ser instalada em diferentes escalas e locais;
- É uma fonte econômica, que reduz os custos com energia elétrica e tem baixa manutenção;
- É uma fonte segura, que não depende de combustíveis fósseis nem está sujeita a crises energéticas;
- É uma fonte sustentável, que contribui para o desenvolvimento social e ambiental.
No entanto, a energia solar também possui algumas desvantagens, como:
Desvantagens da energia solar
- É uma fonte intermitente, que depende da disponibilidade da radiação solar ao longo do dia e do ano;
- É uma fonte variável, que sofre influência das condições climáticas e geográficas;
- É uma fonte dispersa, que requer grandes áreas para a instalação dos sistemas;
- É uma fonte cara, que ainda tem um alto custo inicial de investimento e necessita de incentivos financeiros;
- É uma fonte complexa, que demanda tecnologias avançadas e qualificadas para o seu aproveitamento.
Conclusão
A energia solar é uma das fontes mais promissoras para o futuro da matriz energética mundial, pois oferece diversos benefícios ambientais, econômicos e sociais.
No Brasil, o potencial solar é enorme e ainda pouco explorado, mas vem crescendo a cada ano com o avanço das tecnologias e das políticas públicas. A energia solar fotovoltaica é a mais difundida no país, principalmente nos sistemas conectados à rede instalados em residências e empresas.
A energia solar térmica também é bastante utilizada para o aquecimento de água em diversos setores. Já a energia heliotérmica ainda é incipiente no Brasil, mas tem grande potencial para a geração centralizada de eletricidade.
