Com
o crescimento das preocupações, por parte do grande público, no que diz
respeito aos aspectos relacionados com a natureza da poluição e de não-sustentabilidade
das nossas actuais fontes de energia, as pessoas vão recorrendo cada vez mais a
formas mais limpas e renováveis de energia.
A
Comunidade Europeia propõe um aumento de energia eléctrica produzida a partir
de energias renováveis de 6 para 12% até 2010. Em Portugal esta directiva
pressupõe que em 2010, 39% da energia eléctrica seja produzida por fontes
renováveis, incluindo as centrais hidroeléctricas. Dado o crescimento do
consumo de energia eléctrica em Portugal, torna-se necessário instalar 3500 MW
de novos centros produtores baseados em fontes alternativas.
O
aproveitamento da energia solar tem sido efectuado sob diferentes formas que
correspondem a diversos processos, a saber:
Ø
Conversão
de energia solar energia eléctrica
Ø
Conversão
de energia solar em energia térmica
Ø
Conversão
de energia solar em energia mecânica
Observe-se
que a energia solar tem as seguintes vantagens:
Ø
Não
consome combustível
Ø
Não
produz poluição nem contaminação ambiental
Ø
É
silencioso
Ø
Tem
uma vida útil superior a 20 anos
Ø
É
resistente a condições climáticas extremas (granizo, vento, temperatura e
humidade)
Ø
Permite
aumentar a potência instalada por meio da incorporação de módulos adicionais
Ø
É
periódica
Ø
Eternamente
renovável à escala humana, estando disponível em quantidades muito elevadas
Ø
Difusa
O carácter de periodicidade diária e sazonal referente à radiação solar implica a integração dos respectivos aproveitamentos num sistema geral ou a existência de dispositivos de armazenamento. O caracter aleatório da radiação solar levanta problemas específicos de regularização e armazenamento nas instalações isoladas de um sistema geral. O carácter difuso implica que o valor médio da potência colocada em jogo é muito reduzido em comparação com o que se passa nos aproveitamentos clássicos (centrais térmicas e centrais hidroeléctricas).
O
Sol emite energia constantemente à razão de 3.8 x 1023 KW,
da qual a terra recebe apenas uma minúscula parte. Se considerarmos a medição
perpendicular ao solo, no Equador terrestre, a potência que se pode obter é de
1.36 KW por metro quadrado. Esta potência é designada por
“Constante Solar”, sendo a base de qualquer cálculo sobre esta forma de
energia. A radiação sobre o solo é de 2.10 KW por metro
quadrado. Tomando em conta que, na maioria dos lugares da terra, a diferentes
latitudes e a diferente horas do dia, o Sol não cai perpendicularmente uma vez
que varia o seu ângulo de incidência, logo podemos obter uma média de 6 a 8
KWh por metro quadrado por dia. Esta quantidade pode ser aproveitada com os
dispositivos adequados.
Observe-se
que os aproveitamentos de energia solar possuem, em relação a outras soluções
tradicionais em casos especiais, tais como a utilização de grupos electrogêneos,
diversas vantagens específicas, designadamente:
Ø
Custo
de exploração reduzido, dado que a radiação solar está disponível
gratuitamente
Ø
Custo
de manutenção também reduzido, até porque não existem peças em movimento
Ø
autonomia
relativamente ao fornecimento de combustível
Ø
não
poluição do ambiente, incluindo o respectivo aspecto sonoro.
o
que se refere à conversão da energia solar em energia eléctrica, ela pode
ser:
Ø
directa
Ø
indirecta
Para a conversão directa da energia solar em energia eléctrica utiliza-se células fotovoltaicas. As células fotovoltaicas são constituídas por pares semicondutores//metal que, sob a acção da luz solar, são sede de uma força electromotriz cujo o valor cresce com a intensidade de iluminação. Ao qual podemos designar Efeito Fotovoltaico.
A
captação da energia eléctrica é realizada durante o dia com o auxílio de módulos
solares (placas de vidro e silício com durabilidade de mais de 20 anos) e
armazenada em baterias. As instalações já realizadas em aproveitamentos
solares deste tipo incluem módulos de células fotovoltaicas associados a uma
bateria de acumuladores constituindo um elemento de armazenamento da energia
produzida para regularizar o abastecimento conseguido, tendo em conta os períodos
de ausência de Sol.
Nas
localidades que não possuem electricidade, onde não existe um sistema de rede,
simplesmente para economizar electricidade convencional ou em casos específicos
de potência reduzida, são os diversos sítios onde podemos aplicar estes módulos.
Temos como exemplo: iluminação, bombeamento, irrigação, sinalização rodoviária
e marítima, sistema de som, televisor comunitário, sistema de rádio,
telefonia celular, alimentação de faróis, telefones de urgência nas
auto-estradas, entre outras.
A
conversão indirecta da energia solar em energia eléctrica é realizada nas
chamadas centrais termodinâmicas heliotérmicas onde se está perante uma produção
centralizada. Esta situação, em que se utilizam meios indirectos para a
conversão de energia solar em energia eléctrica, não corresponde actualmente
as instalações de maior significado. No domínio do aproveitamento solar. Numa
central deste tipo são aplicados captadores planos, móveis por forma a
acompanhar o movimento do Sol, concentrando a energia, o que permite promover a
vaporização da água, sendo o vapor produzido utilizado para o accionamento de
grupos turboalternadores. A ocupação do terreno para uma central deste tipo é
enorme. Assim, para obter uma potência de 1000 kW em época de inverno num
local à latitude média da Europa, seria necessário ocupar uma área da ordem
dos 600 km2, o que corresponde a 1500 vezes a área ocupada por uma
central nuclear equivalente. Isto é apenas uma pequena referência à conversão
indirecta de energia solar em energia eléctrica, uma vez que como foi referido
a sua utilização é muito reduzida.
Conversão
de energia solar em energia térmica
Vamos
agora referir-nos um pouco à conversão da energia solar em energia térmica, a
qual corresponde actualmente ao processo mais significativo do aproveitamento da
energia solar. Tema que não será muito aprofundado uma vez que não é o
objectivo do nosso trabalho, este tipo de conversão.
A
captação é efectuada de diferentes maneiras, nomeadamente por utilização de
painéis expostos à radiação solar ou por meio de reservatórios contendo água
salgada com densidade crescente da superfície para o fundo.
Os
captadores solares de painéis planos são montados virados para o Sul com uma
inclinação que lhes permite um melhor aproveitamento da energia solar ao longo
do ano que, em princípio, deve ser igual à latitude do lugar acrescido de 10°,
o respectivo rendimento é na ordem dos 60 %.
É
utilizado de diversas formas entre as quais: aquecimento de água e do ambiente,
a climatização, a produção de frio e de gelo e a cozinha solar são exemplos
de diferentes aplicações onde um importante montante de energia pode ser
conseguido por utilização de radiação solar.
Outra
forma de aproveitamento da energia solar consiste na conversão da energia solar
em energia mecânica que é efectuada nos chamados motores térmicos solares.
Esta conversão consiste em utilizar a radiação solar para vaporizar um fluido
empregado na alimentação de uma turbina ou de um motor. No caso da produção
em energia eléctrica, as máquinas térmicas solares são acopladas a geradores
eléctricos funcionando, portanto, como máquinas primárias dos correspondentes
grupos geradores. Os motores térmicos solares são máquinas térmicas que
funcionam entre uma fonte quente e uma fonte fria, recebendo a fonte quente a
energia solar, e utilizando um fluido adequado que pode ser o vapor de água, ou
um dos diversos fluidos sintéticos disponíveis. Uma parte da energia térmica
transferida da fonte quente para a fonte fria é transformada em energia mecânica.
Embora o rendimento conseguido na conversão da energia solar em energia mecânica
seja muito baixo, os motores térmicos solares constituem um tipo de equipamento
de grande interesse para regiões desérticas, áridas ou tropicais, onde se
verifica simultaneamente abundância de Sol e ausência de água.