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Painéis fotovoltaicos de energia solar

Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Em que consiste a energia solar?

A energia solar é a energia que vem do Sol e que podemos capturar graças à radiação solar. Esta fonte de energia representa a principal fonte de energia na Terra. Por ser uma fonte inesgotável, é considerada uma energia renovável.

Em que consiste a energia solar?

Muitas outras fontes de energia são derivadas dessa energia, como:

  • Energia eólica, que usa a força do vento. O vento é gerado quando o Sol aquece grandes volumes de ar.
  • Combustíveis fósseis, provenientes de decomposição orgânica. As decompostas orgânicas foram, em grande parte, plantas que realizaram fotossíntese.
  • Energia hidráulica, que utiliza a energia potencial da água. Se a radiação solar não for possível, o ciclo da água.
  • A energia da biomassa, que mais uma vez é fruto da fotossíntese das plantas.

As únicas exceções são energia nuclear, energia geotérmica e energia das marés. Pode ser usado diretamente para fins energéticos para produzir calor ou eletricidade com vários tipos de sistemas.

Do ponto de vista energético, é uma energia alternativa aos combustíveis fósseis clássicos, é considerada uma energia renovável. A energia solar pode ser explorada adequadamente por diferentes tecnologias e para diferentes fins, mesmo em versões tecnológicas que não incluem armazenamento de energia.

Exemplos de energia solar

Alguns exemplos de uso de energia solar são os seguintes:

Tipos de energia solar

Existem três tipos de energia solar:

  • Energia solar fotovoltaica. Graças a um efeito físico, a radiação do Sol pode gerar uma corrente elétrica. É, portanto, uma maneira de converter esse recurso em eletricidade.
  • Energia solar térmica. Este sistema aproveita a capacidade de calor do Sol. A radiação solar é convertida em energia térmica para aquecer um fluido que pode ser usado para aquecimento de água quente sanitária. Nas usinas térmicas solares, é gerado vapor e, posteriormente, eletricidade.
  • Energia solar passiva. Este é um recurso para aproveitar o calor solar sem usar recursos externos. Os arquitetos podem orientar as casas, decidir onde colocam as janelas, levando em consideração onde a radiação solar será recebida.

Como é produzida a energia solar?

Do ponto de vista físico, a energia solar é produzida no Sol através de uma sucessão de reações nucleares. Quando essa energia chega à Terra, podemos tirar proveito dela de várias maneiras:

  • Usando painéis solares com células fotovoltaicas. Os painéis fotovoltaicos são compostos de um material que ao receber luz ioniza diretamente e libera um elétron. Com a soma de vários elétrons, uma corrente elétrica e eletricidade são geradas.
  • Através de coletores solares. Os coletores solares são projetados para converter a radiação solar em energia térmica. Seu objetivo é aquecer um fluido que circula no interior. Nesse caso, não temos eletricidade, mas temos um fluido a uma temperatura alta que pode ser usada em muitas aplicações.
  • Energia solar passiva. Os sistemas de energia solar passiva são caracterizados pelo uso de energia solar sem nenhuma entrada de energia externa. Por exemplo, projetos arquitetônicos que permitem a radiação solar máxima no inverno e evitam o excesso de calor no verão.

Quando falamos de energia solar, estamos nos referindo à energia elétrica ou térmica que foi gerada pela radiação solar. No entanto, do ponto de vista físico, a energia solar é produzida no Sol. Milhões de reações nucleares são geradas no Sol, liberando uma quantidade enorme de energia que nos chega na forma de ondas eletromagnéticas.

O que são painéis e módulos solares?

O termo painéis solares é usado para ambos os métodos (fotovoltaico e térmico). No entanto, o design é significativamente diferente dependendo do tipo de tecnologia solar a ser usada:

O painel solar térmico usa raios solares para aquecer um líquido com características especiais, contidas no interior, que transferem calor, através de um trocador de calor, para a água contida em um tanque de armazenamento. Nestes casos, a termodinâmica desempenha um papel fundamental.

O painel fotovoltaico explora as propriedades de elementos semicondutores específicos para produzir energia elétrica quando sujeito a radiação solar. Graças ao chamado efeito fotovoltaico, a exposição solar causa o movimento de elétrons em um componente (geralmente silício), gerando uma corrente elétrica contínua.

Há também o painel solar concentrador que utiliza uma série de espelhos parabólicos com uma estrutura linear. O objetivo desses espelhos é transportar os raios do sol sobre um tubo receptor que circula um fluido de transferência de calor ou uma série de espelhos planos que concentram os raios no final de uma torre. Nos dois casos, o aparelho receptor é aquecido a temperaturas muito altas (400 ° C ~ 600 ° C).

Para que serve a energia solar?

A energia solar tem muitos usos e aplicações que podem ser resumidos em três pontos:

  1. Obtenha eletricidade de maneira sustentável.
  2. Obtenha calor sem queimar combustíveis fósseis. Geralmente água quente.

Água quente sanitária

Atualmente, os painéis solares são usados ​​para fornecer água quente sanitária (energia solar térmica) e aquecimento para residências e pequenos edifícios. Foram construídas usinas solares que, usando turbinas a vapor, convertem o calor armazenado em eletricidade.

No entanto, esses protótipos não encontraram ampla aplicação devido ao baixo desempenho dessas usinas, em comparação com os altos custos administrativos e a descontinuidade do fornecimento de eletricidade.

Geração de eletricidade

Os painéis fotovoltaicos são usados ​​em sistemas solares isolados para afastar os dispositivos de redes elétricas (sondas espaciais, repetidores de telefone de alta altitude, etc.). Eles também são usados ​​em aplicações com demandas tão baixas de energia que uma conexão com a rede elétrica não seria econômica (sinais de luz, parquímetros, etc.).

Obviamente, esses dispositivos devem estar equipados com acumuladores capazes de acumular excesso de eletricidade produzida durante o dia para alimentar o equipamento à noite e durante períodos nublados, geralmente baterias solares.

Eles também são usados ​​em grandes sistemas conectados à rede, embora a quantidade de energia fornecida seja variável em condições diárias e sazonais e, portanto, difícil de prever e não programável.

Essa descontinuidade torna difícil atender à demanda de eletricidade a qualquer momento, exceto pela produção com uma ampla margem de segurança acima dos picos de demanda anuais. No entanto, sendo o pico de produção de usinas de energia solar no verão, ele consegue compensar a maior demanda interna devido aos aparelhos de ar condicionado.

Vantagens e desvantagens

O uso da energia solar envolve certas vantagens e desvantagens.

As principais críticas ou desvantagens são:

  • Alto custo de investimento por quilowatt obtido.
  • To oferece uma eficiência muito alta.
  • O desempenho obtido depende da programação solar, do clima e do calendário. Por esse motivo, é difícil saber exatamente qual energia elétrica poderemos obter em um determinado momento. Essa desvantagem desaparece com outras fontes de energia, como energia nuclear ou energia fóssil.
  • A quantidade de energia necessária para criar um painel solar. A produção de painéis fotovoltaicos requer muita energia, geralmente usando fontes de energia não renováveis, como carvão.

Por outro lado, você deve considerar as vantagens da energia solar:

  • Seus advogados apóiam a redução de custos e ganhos de eficiência em um futuro próximo devido a economias de escala e melhorias tecnológicas em futuros sistemas solares.
  • Em relação à ausência dessa fonte de energia durante a noite, eles também apontam que o pico máximo de consumo elétrico é realmente atingido durante o dia, ou seja, durante a produção máxima de energia solar.
  • É uma fonte de energia renovável. Em outras palavras, é inesgotável.
  • É uma energia não poluente. Não gera gases de efeito estufa e, portanto, não contribui para agravar o problema das mudanças climáticas.
Autor:

Data de publicação: 3 de outubro de 2019
Última revisão: 29 de março de 2020