Na corrida para combater as alterações climáticas e na transição para um futuro energético sustentável, a energia solar térmica destaca-se como uma fonte de energia renovável e versátil. Ao aproveitar a energia abundante do sol para gerar calor, esta tecnologia oferece soluções inovadoras para uma ampla gama de aplicações, desde o aquecimento de casas e piscinas até à alimentação de processos industriais e até à geração de eletricidade.
Ao contrário dos sistemas tradicionais baseados em combustíveis fósseis, a energia solar térmica reduz as emissões de gases com efeito de estufa, reduz os custos de energia e contribui para a independência energética. Sua capacidade de converter diretamente a luz solar em calor torna-o uma das soluções energéticas mais eficientes e ecologicamente corretas disponíveis atualmente.
À medida que os governos e as indústrias procuram cumprir ambiciosos objectivos climáticos globais, a tecnologia solar térmica está a abrir caminho para um futuro mais limpo e verde. Quer seja aplicado em contextos residenciais, comerciais ou industriais, o seu potencial para revolucionar o uso de energia é inegável.
As aplicações térmicas solares diretas utilizam a energia do sol para produzir calor diretamente, como no aquecimento de piscinas ou em aquecedores solares de água. As aplicações indiretas envolvem a conversão de energia solar em outra forma, como a geração de eletricidade por meio de usinas de energia solar concentrada (CSP).
Para compreender melhor a versatilidade da energia solar térmica, vamos explorar alguns exemplos de aplicações diretas e indiretas.
1. Geração de eletricidade
As usinas de energia solar concentrada (CSP) são um tipo de usina termelétrica que gera eletricidade. Esses sistemas utilizam espelhos ou lentes (como calhas parabólicas ou torres solares) para concentrar a luz solar, produzindo altas temperaturas para gerar vapor. Esse vapor aciona turbinas conectadas a geradores elétricos, convertendo a radiação solar em energia térmica, depois em energia mecânica e, finalmente, em eletricidade.
Para atingir uma temperatura suficientemente elevada, são utilizados numerosos concentradores solares, tais como calhas parabólicas e fornos solares. A radiação solar está concentrada em uma torre de energia onde a energia térmica gera vapor.
O CSP funciona como uma alternativa aos painéis solares fotovoltaicos (PV), oferecendo uma forma renovável de produzir energia em larga escala. Portanto, é um exemplo de aplicação solar térmica indireta.
2. Aquecimento de piscina
O aquecimento da água a níveis abaixo do ponto de ebulição permite a utilização de coletores negros para absorção térmica da radiação solar. Seria um exemplo claro de aplicação térmica solar direta.
Aquecer uma piscina pode consumir uma grande quantidade de energia. Além disso, em alguns países não é permitido aquecê-lo com energia não renovável. Aquecedores de piscina com eficiência energética podem melhorar o aquecimento e a eficiência energética da sua piscina.
3. Piso radiante solar
O piso radiante solar é um tipo de aquecimento solar. Consiste em uma resistência elétrica colada a uma tela colocada sob os ladrilhos ou outros tipos de revestimentos de piso.
Os sistemas solares térmicos podem fornecer energia para piso radiante através do aquecimento de água.
Uma vantagem deste sistema é que o fluido não precisa ter uma temperatura tão alta, então a temperatura é distribuída de maneira mais uniforme. Esta característica faz da energia solar térmica uma tecnologia quase perfeita para o aquecimento dessa água.
O sistema de aquecimento do circuito de aquecimento é igual ao da água quente sanitária. Os mesmos coletores solares instalados no exterior da casa permitem-nos obter o máximo aproveitamento de energia.
Os painéis solares convertem a energia solar em energia térmica, que pode ser um fluido de transferência de calor. O fluido de transferência de calor circula pelo circuito de aquecimento. Isso economizará energia e reduzirá as contas de eletricidade usando energia solar térmica.
Se o sistema solar não puder fornecer aquecimento ambiente adequado, um sistema auxiliar ou de backup fornecerá calor adicional.
4. Produção de Água Quente Sanitária (AQS)
A água quente sanitária (AQS) é a água que utilizamos em casa. Para esta proposta não precisamos que esta água esteja excessivamente quente. Assim, podemos utilizar coletores de placas planas que podem ser aquecidos rapidamente no telhado e nos trocadores de calor. Devido ao seu formato, os tubos de vidro podem resistir melhor à pressão do ar ambiente.
O tempo necessário para aquecer um litro de água é maior do que o tempo necessário para consumi-lo, por isso não podemos aquecê-lo ao mesmo tempo que é necessário. Para resolver este problema podemos utilizar sistemas de armazenamento de energia.
Em casas pequenas é comum ver coletores solares. A função destes painéis solares é aquecer água quente sanitária para uso doméstico ou aquecimento. Geralmente são sistemas de apoio, mas permitem poupanças financeiras consideráveis.
O que é um coletor solar?
Um coletor solar é um trocador que converte a luz solar direta e difusa em calor.
A água aquecida é bombeada através das tubulações e seu calor é armazenado em um recipiente isolado - a caldeira.
Quando a temperatura das tubulações é superior à da caldeira, uma unidade de controle liga a bomba.
Desta forma, o coletor solar é resfriado com água fria da caldeira e depois a caldeira é aquecida com água quente dos coletores solares. Depois de um tempo, quando o coletor solar e o aquecedor de água estão quase na mesma temperatura, a central desliga a bomba.
5. Energia solar térmica para refrigeração, refrigeração e ar condicionado.
Ficar frio com o calor é um paradoxo, mas é possível graças à técnica de resfriamento por absorção.
A tecnologia utilizada nestes sistemas, a refrigeração por absorção, baseia-se na absorção de calor de pares específicos de substâncias. Seu funcionamento é baseado nas reações físico-químicas entre um refrigerante e um absorvente. Ela é acionada por energia térmica – que no caso da energia solar é a água quente.
O funcionamento de qualquer máquina de refrigeração por absorção é baseado em três fenômenos físicos elementares:
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Quando um fluido evapora, ele absorve calor e, quando condensa, cede calor.
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A temperatura de ebulição de um líquido varia dependendo da pressão; À medida que a pressão diminui, a temperatura de ebulição diminui.
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Existem pares de produtos químicos que têm uma afinidade particular para se dissolverem entre si.
6. Energia solar na agricultura
Para a produção e processamento agrícola, a energia solar é uma fonte de energia crucial, especialmente para secagem, aquecimento e arrefecimento.
Até 70 por cento dos produtos agrícolas estragam durante o processo tradicional de secagem ao ar livre, especialmente em regiões tropicais e subtropicais.
O resfriamento e a refrigeração são essenciais nos processos agrícolas. Este é geralmente um processo que consome muita energia. O arrefecimento alimentado por energia solar apresenta uma oportunidade crucial de energia limpa, especialmente em zonas rurais sem acesso à rede nacional e a outros processadores.
7. Calor solar para processos industriais
Os sistemas solares térmicos (STS) podem atender a uma grande demanda de calor em processos industriais.
Nas economias desenvolvidas, a energia solar térmica pode tecnicamente cobrir cerca de metade deste consumo de energia através do fornecimento de água quente e vapor.
Em algumas indústrias, a energia solar térmica pode processar calor para gerar ar quente e água quente. As indústrias têxteis, de tijolos e de processamento de alimentos são exemplos de indústrias que utilizam energia solar térmica.
8. Dessalinização térmica eficiente com energia solar
Atualmente, existem numerosos projetos de dessalinização solar em andamento. Esta solução permite reduzir custos operacionais e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa.
Estes sistemas poderiam servir zonas costeiras áridas. Destina-se a populações fora da rede de distribuição convencional. Este sistema busca fornecer uma fonte de água eficiente e de baixo custo.
O sistema utiliza múltiplas camadas de evaporadores e condensadores solares planos, alinhados verticalmente e cobertos com isolamento transparente.