Como funciona o processo de geração de energia solar?

Sustentabilidade é a regra de ouro no século XXI. Com base nesse conceito, as pessoas têm buscado cada vez mais implementar tecnologias que permitam a geração de energia com menos impactos ambientais. A conversão da energia solar em calor e eletricidade é uma dessas alternativas.

Tratando-se de uma fonte de energia renovável e inesgotável, a utilização da energia solar pode ser muito vantajosa, especialmente em um país como o Brasil, onde a proximidade com a Linha do Equador favorece a incidência de radiação solar.

Em oposição a outras formas de geração de energia, esse processo não emite poluentes como o dióxido de enxofre ou de carbono, prejudiciais à saúde humana e à atmosfera. Além disso, com a expansão do mercado nessa área, os geradores solares, formados pelos painéis solares, inversores e demais itens, estão cada vez mais eficientes e mais baratos. 

Para ficar ainda mais por dentro desse assunto, confira este artigo para ver como funciona o processo de geração de energia solar e quais equipamentos e tecnologias estão associados a essa fonte de energia.

Boa leitura!

O que é energia solar? 

A energia solar é proveniente da luz e calor do sol. Dessa energia, grande parte é absorvida pela terra em forma de luz visível, luz ultravioleta e radiação. A partir disso, a conversão de energia pode ser realizada por diversas técnicas: aquecedor solar, células fotovoltaicas, estações heliotérmicas, fotossíntese artificial e arquitetura solar.

O último item refere-se à arquitetura otimizada pela orientação do sol para melhorar a eficiência energética de uma edificação. O processo de fotossíntese artificial busca imitar o processo realizado pelas plantas. Os demais estão relacionados à conversão da luminosidade ou calor em energia elétrica ou armazenamento.

A radiação solar, assim como a energia eólica e a das ondas, representa grande parte da energia advinda de um recurso natural amplamente disponível. O seu aproveitamento atual, no entanto, é muito pequeno em comparação ao potencial que configura.

Quais são os principais processos de geração de energia solar?

Energia heliotérmica

Esse processo converte a irradiação solar diretamente em energia térmica e, em seguida, em energia elétrica. Para isso, duas etapas são necessárias: a coleta térmica e o ciclo de potência. Na primeira fase, são utilizados espelhos para concentrar os raios solares e aquecer um fluido com o calor da concentração.

Em seguida, a energia passada para o fluido é utilizada para acionar uma turbina, durante o ciclo de potência. Acoplado a essa turbina, um gerador elétrico transforma a energia de rotação em eletricidade, suprindo a rede elétrica.

Diversas usinas heliotérmicas já operam ao redor do mundo utilizando técnicas para rastrear o sol e focalizar a luz. Entre as tecnologias desenvolvidas para concentração da radiação estão os cilindros parabólicos, os refletores lineares e as torres de energia solar.

No entanto, é preciso um investimento alto para a construção dessas estações, dependendo do país onde elas serão locadas. Pode-se, porém, reduzir esse custo de implantação com um aumento da capacidade da usina. Já os custos de operação são considerados relativamente baixos.

Por utilizar apenas a irradiação direta do sol, esse processo é impossibilitado em dias nublados. Assim, a maioria dessas usinas é alocada em desertos ou regiões com regime de chuvas mais baixo.

Energia fotovoltaica

Esse processo utiliza células fotovoltaicas, que estão incapsuladas dentro das placas solares, geralmente feitas de silício ou outro material semicondutor. Ao serem expostas à radiação solar, as placas geram eletricidade.

Simplificadamente, a incidência da radiação sobre esses materiais favorece a movimentação dos elétrons de um lado para outro, produzindo uma diferença de potencial e, consequentemente, uma corrente elétrica.

Além das usinas fotovoltaicas que produzem eletricidade em grande escala, o mercado atual oferece soluções aplicáveis às residências, às indústrias e aos comércios. Como exemplo, os sistemas fotovoltaicos on-grid, off-grid e híbridos são ideais para prover independência e autonomia em energia.

Os geradores on-grid são conectados à rede elétrica pública, e permitem a geração de créditos de energia que podem ser utilizados para abatimento na conta de energia e consequente economia no consumo de eletricidade. Os off-grid não possuem conexão com a rede elétrica e, por isso, são utilizados em regiões com acesso remoto, tais como, as rurais. Neste caso, a energia gerada pode ser utilizada imediatamente durante o dia, por exemplo, ou armazenada em baterias para uso noturno. 

Isso tem facilitado ainda mais o acesso a essas tecnologias no nosso dia a dia, garantindo competitividade com outras fontes de energias convencionais.

Armazenamento de calor

Os sistemas de armazenamento de calor utilizam massas fluidas ou sólidas para retenção da energia solar, elevando a temperatura interna. Essa energia geralmente tem um período de utilização.

Nesses sistemas, são utilizados materiais com capacidades térmicas altas  como água, terra e pedra  para reter o calor proveniente do sol e utilizá-lo posteriormente para aplicações diversas.

Alguns dos aquecedores solares domésticos funcionam como armazenadores de calor. Esses equipamentos são constituídos pelo coletor solar e o reservatório térmico.

O primeiro é o responsável pela absorção da radiação solar e por transferir o calor para a água em circulação nos tubos de cobre. O segundo, também conhecido como Boiler, é um reservatório constituído por cilindros de cobre que são isolados termicamente e conservam a temperatura da água até o momento em que ela será utilizada.

É esperado que o mercado de energias renováveis cresça ainda mais com a busca constante por desenvolvimento sustentável. Com isso, o acesso e a utilidade dessas tecnologias ficarão ainda mais presentes no nosso cotidiano  uma vez que os custos tendem a diminuir e a eficiência desses equipamentos tende a aumentar gradualmente.

Investir na geração de energia solar, especialmente, garante um potencial de autonomia energético cada vez mais alto, além de agregar o valor da sustentabilidade ao negócio ou à edificação sem prejudicar o futuro das próximas gerações e do planeta.

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