A energia solar ativa abrange sistemas de coleta solar que empregam dispositivos mecânicos ou elétricos para aumentar a eficiência dos painéis solares e converter a energia solar capturada em energia elétrica ou mecânica . Esses dispositivos incluem ventiladores, bombas de água e rastreadores solares, entre outros.
Em contraste, os sistemas solares que não fazem uso desses dispositivos são classificados como sistemas passivos de energia solar, que aproveitam diretamente a radiação solar.
Um exemplo de energia solar ativa é um rastreador solar . Rastreadores solares são usados ocasionalmente para melhorar o desempenho dos painéis fotovoltaicos, mantendo-os constantemente orientados para o sol.
Como funciona a energia solar ativa?
Energia solar ativa é um sistema que captura, armazena e distribui a energia do sol usando dispositivos mecânicos ou elétricos para uso em aquecimento, resfriamento e geração de energia.
Ao contrário da energia solar passiva, que depende de design arquitetônico e materiais para otimizar o ganho solar, a energia solar ativa usa tecnologias específicas para maximizar sua eficiência.
Um dos principais métodos de utilização é por meio de painéis solares fotovoltaicos , que convertem a luz solar em eletricidade por meio de células fotovoltaicas. Essa eletricidade pode ser armazenada em baterias ou injetada diretamente na rede elétrica.
Outro método é a energia solar térmica , que utiliza coletores solares para aquecer um fluido (água ou ar), que é então usado para aquecimento, água quente ou processos industriais. Os sistemas térmicos podem ser de baixa, média ou alta temperatura, dependendo de sua aplicação.
Para otimizar seu funcionamento, esses sistemas geralmente incluem bombas, ventiladores e controladores eletrônicos , que regulam a transferência de calor ou eletricidade. Eles também podem incorporar rastreadores solares , que ajustam a orientação dos painéis para maximizar a captura de radiação.
Arquitetura solar ativa
Ao contrário da arquitetura solar passiva, que se concentra em organizar elementos arquitetônicos para maximizar a luz natural e o ganho de calor, a arquitetura solar ativa envolve componentes tecnológicos que convertem a radiação solar em energia utilizável, como eletricidade ou calor.
Esses sistemas ativos podem incluir painéis fotovoltaicos para gerar eletricidade a partir da radiação solar, coletores solares térmicos que capturam o calor solar para aplicações de aquecimento de água ou aquecimento de ambientes e sistemas de rastreamento solar que orientam dinamicamente os painéis solares para seguir o caminho do sol durante o dia e maximizar a captura de energia.
Tipos de energia solar ativa
A energia solar ativa pode ser fotovoltaica e térmica.
Energia solar térmica
A energia solar térmica utiliza radiação solar direta para obter calor. Em geral, esse tipo de energia é utilizado para o fornecimento de água quente. No entanto, as usinas de energia solar térmica usam essa tecnologia para gerar eletricidade – os chamados concentradores solares.
Água quente sanitária e aquecimento solar ativo
Os sistemas de água quente sanitária (AQS) sem termossifão usam bombas de água e outros elementos para circular a água dentro de seus circuitos.
Orientação dos coletores solares
A maioria dos coletores solares são colocados em suportes fixos com orientação sul. O ângulo é calculado para que eles possam capturar a maior quantidade de radiação em todos os momentos. Mas esses coletores seriam mais eficientes se pudessem modificar sua orientação em relação ao Sol a qualquer momento.
Energia solar concentrada
No caso de energia solar concentrada, é necessário instalar sistemas de rastreamento solar. Este tipo de instalação requer a concentração da radiação solar recebida em um único ponto. Para conseguir isso, os espelhos precisam adaptar sua inclinação em relação à posição do Sol.
A função desse tipo de sistema é utilizada em usinas solares térmicas com o objetivo de gerar eletricidade.
Energia solar fotovoltaica
A energia solar fotovoltaica ativa é claramente um sistema ativo. Os painéis fotovoltaicos são responsáveis pela geração de eletricidade. A transformação em energia elétrica é realizada nas células fotoelétricas que compõem o módulo.
A energia gerada passa então por transformadores e outros elementos externos.
Para aumentar a eficiência, podemos orientar os painéis solares com a ajuda de um motor elétrico. O desempenho ideal de um painel solar é obtido quando a radiação solar incide perpendicularmente.
Essas instalações são frequentemente convertidas em usinas de energia solar híbridas. Um sistema solar híbrido é um sistema solar que recebe suporte energético de outras fontes de energia. Neste caso, a fonte de energia pode ser um gerador elétrico ou outras fontes de energia renováveis, como a energia eólica.
Diferenças entre energia solar ativa e passiva
A energia solar térmica ativa pode ter frações de economia solar maiores do que os sistemas passivos devido à melhor transferência e transporte de calor.
Um método híbrido interessante é usar um painel solar para operar bombas ou ventiladores. A análise de dados, usando software de termodinâmica térmica, pode ser usada para comparar os resultados de várias estratégias solares ativas e passivas.
Os sistemas solares passivos não exigem energia adicional para operar e, portanto, têm custos de manutenção zero. Além disso, não emitem gases de efeito estufa, portanto não contribuem para o agravamento das mudanças climáticas.
Comparação entre energia solar ativa e passiva: vantagens e desvantagens
| Aspecto | Energia Solar Ativa | Energia Solar Passiva |
|---|---|---|
| Eficiência | Maior eficiência, pois utiliza tecnologia (painéis, bombas, ventiladores) para maximizar a captação e distribuição de energia. | Menos eficiente, pois depende do projeto arquitetônico e da localização da construção. |
| Investimento inicial | Alto investimento em equipamentos e instalação (painéis solares, baterias, bombas, etc.). | Menor custo inicial, pois se baseia em estratégias de projeto como orientação, isolamento e materiais térmicos. |
| Dependência climática | Ele pode ser afetado por dias nublados, embora o armazenamento de energia atenue esse problema. | Totalmente dependente do clima e da localização, sem possibilidade de armazenamento ativo. |
| Manutenção | Requer manutenção periódica (limpeza de painéis, verificação de baterias e equipamentos mecânicos). | Manutenção mínima, depende apenas do estado da construção e dos seus materiais. |
| Versatilidade | Pode ser utilizado em qualquer tipo de edificação e até mesmo em áreas sem conexão com a rede elétrica. | Limitado a edifícios projetados especificamente com princípios solares passivos. |
| Aplicações | Geração de eletricidade, aquecimento, resfriamento e água quente. | Regulação térmica passiva em edifícios (ventilação, iluminação natural, conforto térmico). |
| Impacto ambiental | Baixo impacto ambiental, mas envolve a fabricação de painéis e baterias, que exigem materiais específicos. | Impacto ambiental quase nulo, pois não utiliza equipamentos mecânicos ou elétricos. |