Explicamos o que é energia solar e como ela é produzida. Além disso, para que serve e quais são suas vantagens e desvantagens.
O que é energia solar?
A energia solar é a energia gerada pelo Sol. Esta energia, emitida sob a forma de radiação eletromagnética, constitui a principal fonte de luz e calor da Terra. Graças à tecnologia, atualmente é possível aproveitá-la para obter energia elétrica e térmica, destinada ao abastecimento de residências e indústrias. É uma fonte de energia constante, econômica, não poluente e segura.
O Sol emite constantemente enormes quantidades de energia. Uma parte dele impacta a Terra. Aproximadamente 30% desta energia é refletida de volta ao espaço; Os 70% restantes são absorvidos pela atmosfera, oceanos e continentes.
A energia solar que atinge a superfície da Terra é composto principalmente de luz visível e radiação infravermelha e, em menor grau, pela radiação ultravioleta e outras formas de radiação.
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Como é produzida a energia solar?
Energia solar tem sua origem dentro do Sol. Lá, ocorrem constantemente reações de fusão entre os núcleos dos átomos de hidrogênio, resultando na formação de átomos de hélio.
A fusão nuclear que ocorre no Sol, gera enormes quantidades de calor e energia. Estes são irradiados para o espaço como ondas e partículas, e alguns atingem os planetas. Na Terra, a energia solar aquece sua superfície e, com base nas diferenças de temperatura entre as regiões, provoca ventos e determina o clima. Além disso, é utilizado pelas plantas, que o transformam em energia química no processo de fotossíntese.
Para que serve a energia solar?
A energia solar oferece muitas possibilidades práticas no mundo de hoje. Seus principais usos estão relacionados à geração de energia elétrica e à obtenção de energia térmica. Estas são algumas das aplicações da energia solar:
- Fornecimento de água quente e aquecimento nas habitações.
- Resfriamento, através de sistemas de absorção de calor acionados pela energia térmica da água aquecida com coletor solar.
- Geração de energia elétrica em usinas termelétricas, a partir de vapor d’água proveniente de coletores solares.
- Operação de dispositivos elétricos autônomos, desde calculadoras e relógios até motores e satélites, utilizando células fotovoltaicas.
- Produção industrial de produtos químicos, têxteis e alimentares, entre outros, a partir do calor acumulado em lagoas solares, tanques de água salgada especialmente concebidos para o efeito.
- Fundição de metais e produção de combustíveis de hidrogênio, a partir da energia térmica acumulada em fornos solares, enormes coletores solares que concentram a luz solar e liberam o calor acumulado em fluidos em altas temperaturas.
- Esterilização, pasteurização e, em geral, aplicação de métodos de eliminação de microrganismos através da ação do calor.
- Obtenção de sal da água do mar e, paralelamente, purificação da água salgada.
- Cozinhar alimentos usando fogões solares.
- Produção de hidrogênio, por meio de folhas artificiais, que, imitando o processo de fotossíntese das plantas, separam o oxigênio e o hidrogênio da água.
Como a energia solar é usada?
Existem diversas tecnologias para captar energia solar e convertê-la em energia utilizável nas atividades humanas. Alguns fazem isso ativamente e outros passivamente.
- Tecnologias ativas. São aqueles que utilizam dispositivos elétricos ou mecânicos (células fotovoltaicas, tecnologias de concentração térmica) para captar e armazenar energia solar, e transformá-la em outro tipo de energia (elétrica ou térmica).
- Tecnologias passivas. Inclui disposições relacionadas com a arquitetura bioclimática, ou seja, a orientação dos edifícios para receber mais luz natural, evitar a dispersão do calor adicionado pelo Sol, etc.
Tipos de tecnologias de energia solar
Existem dois tipos principais de tecnologias que captam energia da radiação solar e a transformam em outro tipo de energia.
- Células fotovoltaicas. Também conhecidas como células fotoelétricas ou células solares. São dispositivos que transformam a energia da radiação solar em energia elétrica. Cada célula fotovoltaica é feita de um material semicondutor, geralmente silício. O semicondutor absorve a luz solar e emite elétrons. Estes, quando capturados em um campo elétrico, geram uma corrente elétrica. Os painéis solares, instalados em telhados, terraços ou grandes áreas de terreno livre, são constituídos por muitas células fotovoltaicas.
- Coletores térmicos. Também chamados de coletores solares ou coletores solares térmicos. Esses sistemas coletam energia térmica da radiação solar e a redistribuem para fins práticos, como aquecimento, fornecimento de água quente e até geração de eletricidade. Os coletores são constituídos por lentes, espelhos ou placas de metal escuro, que concentram ou absorvem a luz solar. A radiação assim concentrada ou absorvida aquece um fluido (água ou ar) que circula em tubos ou tanques e que pode ser utilizado diretamente, ou transferido e armazenado em outro meio.
Vantagens da energia solar
Dentre as vantagens da energia solar podemos citar:
- Disponibilidade. Ao contrário dos combustíveis fósseis, o Sol é uma fonte de energia praticamente inesgotável e não corre o risco de ser sobreexplorado, como acontece com outros recursos renováveis (como a biomassa).
- Baixo impacto ecológico. A energia solar não polui nem requer processos complicados de extração de matérias-primas que prejudicam o meio ambiente. Em comparação com outras fontes de energia, os equipamentos de energia solar apresentam baixo impacto ambiental, limitado ao gerado durante a sua fabricação.
- Salvando. É um modelo energético barato, já que o Sol irradia gratuitamente para o mundo inteiro. Embora a instalação dos dispositivos necessários exija um gasto inicial, o investimento é recuperado a médio prazo.
- Acessibilidade. A relativa facilidade de instalação e a capacidade de autonomia dos dispositivos de energia solar permitem que fazendas e assentamentos rurais, distantes da rede elétrica, tenham acesso à eletricidade.
- Segurança. A energia solar não apresenta os riscos para a saúde derivados de outros tipos de energia, como a energia atómica ou os combustíveis fósseis.
Desvantagens da energia solar
Apesar dos seus grandes benefícios, a energia solar também apresenta algumas desvantagens, como qualquer fonte de energia. Alguns são os seguintes:
- Variabilidade. A energia solar não é uniforme nem constante: fatores como clima, hora do dia e época do ano afetam a quantidade de energia solar disponível. Existem também locais onde a radiação solar é baixa, pelo que a sua utilização não é uma opção viável.
- Impacto negativo no meio ambiente. Embora a energia solar por si só não seja poluente, a fabricação de equipamentos energéticos gera gases que aumentam o efeito estufa, além de produzir outras substâncias tóxicas.
- Custo inicial. Embora a obtenção de energia seja muito econômica, os custos de instalação de uma usina solar ainda são bastante elevados, dada a quantidade de tecnologia necessária.
- Site. São necessárias grandes superfícies para obter elevados rendimentos de energia solar e, em muitos casos, isto é difícil de conseguir. As áreas desérticas costumam receber muito sol e possuem grandes planícies disponíveis, mas ao mesmo tempo estão muito distantes de qualquer assentamento humano.
O futuro da energia solar
Nos últimos anos, houve grandes avanços no uso da energia solar. O custo do equipamento foi drasticamente reduzido, a tal ponto que em algumas regiões com luz solar abundante, a energia solar é a fonte de energia mais económica. Além disso, as tecnologias disponíveis foram aprimoradas para torná-las mais eficientes.
Cada vez mais países investem neste tipo de tecnologia para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis (petróleo, carvão ou gás) como fonte de energia.
A expectativa é que nos próximos anos os equipamentos se tornem ainda mais baratos e eficientes. Entre as ações voltadas para esse fim estão:
- Pesquisa para projetar sistemas de energia solar capazes de gerar 1,5 vezes mais energia que os sistemas atuais.
- O estudo de materiais alternativos e mais baratos que a prata e o silício.
- A criação de painéis solares bifaciais, que podem captar a luz solar de ambos os lados.}
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Referências
- “Energia solar”, em National Geographic Education.
- “Como funciona a energia solar?”, no Departamento de Energia dos EUA.
- “Vantagens e desvantagens da energia solar”, na Fundación Aquae.
- “O futuro parece brilhante para a energia solar”, no Fórum Económico Mundial.