Sol: fonte de vida, fonte de energia - Bohnen+Messtek
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O Astro-rei é a fonte de um mistério, há milhares de anos contestado, temido e admirado pelos seres humanos. É incontestável a importância da energia solar para o planeta Terra, já que fornece calor, luz e promove os todos movimentos naturais, como, as chuvas, os ventos, o clima, as estações do ano, etc.
Encontramos em todas as civilizações, o Sol como fonte de vida, a materialização da divindade que rege o planeta. Uma prova disso é a atribuição do Sol aos imperadores na China, que eram considerados "filhos do Sol" e o status de divindade dos Faraós do Egito Antigo. E não é para menos, o Sol é, literalmente, a fonte da vida, que deu origem a todas as formas de energia do planeta, as quais, o ser humano vem utilizando há milênios.
Essa fonte de energia, pode ser a resposta para o futuro do planeta em relação ao abastecimento energético. O Sol é uma estrela que brilha constantemente há 5 bilhões de anos. Estima-se que seguirá derramando sua luz por pelo menos mais 6 bilhões de anos, lançando sobre o planeta Terra 4000 vezes mais energia do que a que consumimos.
O Sol é uma grande estrela e como tal é constituída basicamente de gases, Hidrogênio e Hélio. A energia dentro do Sol é produzida pelo processo conhecido como fusão nuclear. Durante esse processo, a pressão e temperatura são extremamente altas, o que faz os quatro núcleos do átomo de Hidrogênio se fundirem tornando-se um átomo de Hélio. Como o peso atômico do Hélio é menor, faz com que a matéria perdida seja emitida ao espaço em forma de radiação.
Para onde vai tudo isso? 15% da energia transmitida pelo Sol à Terra é refletida de volta para o espaço, já 30% é usada na evaporação da água, para a formação das chuvas. Outra parte é absorvida pelas plantas, terra e oceanos. O restante da energia serve para manter o equilíbrio energético do planeta, sendo assim, é emitida em forma de radiação térmica.
A energia solar é uma fonte inesgotável, limpa e renovável e, por isso, uma boa alternativa para a geração de energia elétrica e aquecimento de água. Áreas que estão localizadas longe das redes elétricas podem ser beneficiadas com a instalação de placas que fornecem energia às pequenas localidades, já que não depende de linhas de transmissão.
A utilização da energia solar não polui o meio ambiente, inclusive os excessos decorrentes da fabricação dos equipamentos que compõem os painéis solares, são totalmente controláveis. Em contrapartida, um painel solar consome uma quantidade muito grande de energia para ser fabricado, inclusive pode ser superada pela energia gerada pelo próprio painel depois de pronto.
Outra desvantagem é a inconstância no fornecimento de energia, já que a quantidade depende de fatores atmosféricos, pois a produção depende totalmente do grau de nebulosidade. Há geração de eletricidade ainda que o tempo esteja nublado ou chuvoso, porém é formada uma corrente bem fraca.
Além disso, atualmente, embora decrescente, o custo para a construção dos painéis ainda é alto se comprado com outras formas de geração de eletricidade. Outro problema é a ineficiência das formas de armazenamento que conhecemos hoje. Apesar disso, muitos países estão investindo em pesquisas e tecnologia para reverter essa situação, já que está provada eficiência dessa forma de geração para complementar a rede de energia já existente e levar às áreas carentes de redes de transmissão. Segundo o professor do Instituto de eletrotécnica e Energia da USP (IEE-USP), Roberto Zilles, para a Revista Escola Abril, está acontecendo um aumento no uso da energia solar para a geração de eletricidade graças a programas de incentivo em países como Alemanha, Japão e Espanha, visando a redução da emissão gases poluentes, causadores do efeito estufa.
Usina solar térmica PS10 na Espanha
Atualmente mais de 90% de toda a energia produzida no mundo é procedente de combustíveis fósseis, como o carvão, o petróleo e o gás natural. A reserva desses combustíveis é limitada, contudo a interrupção do consumo é impossível devido à dependência de energia que o mundo tem hoje. Mas, a exploração dos combustíveis fósseis já chegou ao seu limite, além disso, o petróleo e o carbono, são matérias-primas de suma importância para a indústria química, assim, torna-se necessário que a geração de eletricidade busque alternativas para sustentar-se e não comprometer outras indústrias.
Já, para o aquecimento de água, é mais apropriada a utilização de "coletores solares", que são equipamentos que aquecem a água de piscinas, chuveiros, etc, sem a necessidade de corrente elétrica. É aconselhável, que esta seja destinada para fornecer eletricidade aos aparelhos de uma residência, indústria, etc, e não ser desperdiçada com aquecimento de água.
Efeito Fotovoltaico: Como funciona na prática
O efeito fotovoltaico é o sistema responsável por converter a energia solar em energia elétrica, por meio da incidência sobre materiais semicondutores. Assim, foram projetados painéis com propriedade de captar a luz do Sol para, logo em seguida, transformá-la em energia, gerando, dessa forma, uma corrente elétrica capaz de circular em um circuito externo.
O desempenho dos painéis, depende muito da localização. Em regiões onde a intensidade solar é afetada por nuvens, neblinas e outros tipos de absorção atmosférica, o rendimento pode ser inferior aos lugares de clima ensolarado. Em certas áreas, torna-se impossível o aquecimento durante alguma parte do ano. De qualquer forma, é necessário um estudo do local a ser instalado, pois diversos fatores são relevantes para uma instalação eficiente, deve-se fazer medidas precisas sobre o perfil da intensidade solar durante dias, semanas e anos.
As células fotovoltaicas que compõem os painéis são fabricadas com materiais semicondutores, o mais utilizado é o silício. O metal é purificado e fundido com cristal cilíndrico. Depois é cortado em lâminas finas que passam por uma limpeza minuciosa e são expostas à uma temperatura extremamente alta, quando se funde fósforo sobre elas. A junção de fósforo e silício forma a condutividade da célula Fotovoltaica, pois impede a recombinação dos elétrons livres. Depois são imprimidas pistas metálicas que captam a energia elétrica liberada. Um painel é constituído de aproximadamente de 36 células fotovoltaicas.
A célula fotovoltaica, por sua vez, é composta de duas camadas onde são ligados dois fios metálicos. A camada de cima, é a negativa (N), é de espessura bastante fina, onde são depositadas substâncias químicas que provocam o excesso de elétrons livres. A camada inferior, é a positiva (P), mais espessa que a de cima, que tem falta de elétrons.
Quando colocadas juntas, as duas camadas formam entre si um campo elétrico, sem que os elétrons em excesso alcancem a outra camada. Quando a célula voltaica é exposta à luz, os feixes de energia, fótons, chocam-se com os elétrons da camada superior, a N, fazendo com que saiam de suas órbitas e que mais elétrons migrem à essa camada. O excesso de elétrons produz uma força elétrica, tensão, que empurra os elétrons excedentes para o fio metálico à parte inferior da Fotocélula, a camada P.
A corrente permanece fluindo enquanto a luz incidir na Fotocélula e o circuito permanecer fechado. Assim, a eletricidade produzida pode ser aproveitada para diversos fins. Muitos equipamentos podem ser ligado à corrente, tais como, lâmpadas, rádio, televisor, geladeira, entre outros, dependendo de sua voltagem, tempo de consumo e do quanto consome. Portanto, a quantidade de aparelhos alimentados ao mesmo tempo, não determina a quantidade necessária de painéis, mas sim, o tempo total de uso de cada um, ou seja, uma placa de 45W é capaz de fornecer energia para alimentar uma lâmpada por 12 horas por dia, ou duas por 6 horas e três por 4 horas.
Vale lembrar que a energia fornecida pelas placas é de 12V em corrente contínua, ou seja, os equipamentos devem ser compatíveis com essa voltagem. Na necessidade de plugar aparelhos de corrente alternada, deve-se conectar um inversor para 110V ou 220V. Tenha em mente que essa inversão leva à perda de parte da energia o que reduz um pouco a eficiência do aparelho.
É importante ressaltar que, ligada aos painéis, deve-se ter uma quantidade suficiente de baterias, já que durante a noite, as placas param de funcionar devido à falta de incidência solar. As baterias são capazes de armazenar parte da energia obtida para que seja usada posteriormente e têm um limite de armazenamento, portanto deve-se ter cautela no uso da energia, pois o sistema para que seja utilizado de forma eficiente, deve ser usado dentro dos limites para os quais foi projetado. Uma boa alternativa é evitar o uso de aparelhos de alto consumo e trocar as lâmpadas comuns por incandescentes que consomem muito menos.
O sistema de painéis é modular, ou seja, pode-se obter o aumento gradual, bem como, ser desmembrado em redes menores de acordo com as necessidades de abastecimento. Portanto, se há aumento na necessidade de energia, a eficiência pode ser proporcionalmente ampliada com a instalação de mais painéis solares, em quantidade suficiente para suprir a demanda energética.
A instalação dos painéis é muito simples e não requer técnico especializado. Seguindo corretamente as orientações do fabricante, qualquer pessoa é capaz de realizar a instalação. Porém diante de qualquer dúvida ou dificuldade, um técnico deve ser solicitado. Além disso a manutenção é mínima, a limpeza é feita com um pano limpo, sem abrasivos e as peças não precisam ser trocadas. Uma placa pode durar até 25 anos.