Poderíamos dizer que, com raras exceções, a energia das fontes convencionais provém da energia que nosso planeta recebe do Sol. Entretanto, quando falamos no aproveitamento da energia solar, estamos nos referindo à energia captada diretamente das radiações que estamos recebendo do Sol, e não da energia armazenada nos vegetais, nos combustíveis fósseis etc.
A Terra recebe continuamente do Sol energia equivalente a 1,9 cal/cm2 • min (aproximadamente, 1,3 kW/m2). Esse valor é conhecido como constante solar. Entretanto, é preciso lembrar que, na verdade, boa parte da energia solar é refletida pela atmosfera, não alcançando a superfície do planeta. Mesmo assim, admitindo que cerca de 30% retornem para o espaço, o solo é atingido por algo em torno de 1,4 cal/cm2 • min, equivalente a 0,91 kW/m2. Isso significa dizer que uma área de 100 m2 (um quadrado de 10 m de lado, por exemplo) recebe, em 12 horas de insolação, uma quantidade de energia de 94 • 106 calorias, isto é, aproximadamente, 4 • 108 joules, suficiente, se totalmente absorvida por 100 toneladas de água, para aumentar em quase 10 °C sua temperatura. Portanto, é bem grande a quantidade de energia solar que chega ao solo e está disponível para o uso. O problema é como captá-la de modo econômico, isto é, de maneira que o custo da captação não seja elevado a ponto de inviabilizar o processo.
Existem basicamente três maneiras de efetuar o aproveitamento da energia solar que analisamos a seguir.
Captação passiva
A captação passiva é o processo mais antigo e rudimentar de uso da energia solar de que se tem conhecimento. Quando faz suas habitações estrategicamente situadas para ter uma boa insolação, ao posicionar janelas e telhados de modo a receber uma maior quantidade de radiação do Sol, ao se preocupar em construir estufas para o cultivo de plantas, o ser humano está cuidando de melhorar o rendimento da captação passiva da energia solar. Evidentemente, essa captação vem sendo aprimorada cada vez mais com o tempo e atualmente existem muitos projetos arquitetônicos visando otimizar esse aproveitamento energético.
Captação por coletores solares
Os projetos arquitetônicos mais modernos têm dado prioridade ao problema de suprimento energético, visando fazer com que as edificações sejam dotadas de mecanismos especialmente desenvolvidos para captar a energia do Sol. Os mais simples desses mecanismos são dispositivos chamados coletores solares. Esses coletores visam fundamentalmente ao aquecimento de líquidos, sobretudo a água, para uso doméstico ou industrial.
Captação por painéis fotovoltaicos
Um meio mais sofisticado de captar a energia solar é utilizando as células solares fotovoltaicas. Como o próprio nome indica, esses dispositivos têm a capacidade de gerar diferenças de potencial quando iluminados pela luz do Sol. Portanto, eles transformam a energia solar, predominantemente luminosa, em energia elétrica.
A utilização de células solares fotovoltaicas iniciou-se em satélites artificiais, por ocasião da corrida espacial dos anos 60 do século XX. Em vista de a energia solar estar disponível o tempo todo e o satélite precisar constantemente de energia para o funcionamento de seus mecanismos, optou-se por essa fonte energética. A partir daí, houve um desenvolvimento muito grande da tecnologia desses dispositivos, mostrando a conveniência de serem utilizados também na superfície da Terra, surgindo então projetos com essa finalidade.
O processo de captação de energia solar atualmente é feito por meio de painéis fotovoltaicos, cada um deles constituído por várias células. Uma única célula de silício cristalino, com uma superfície de cerca de 100 cm2 gera uma tensão de 0,4 V, em caso de irradiação forte. É necessário conectar então várias células em série para gerar uma tensão da ordem de 12 V, como é exigido num circuito simples.
O uso de painéis fotovoltaicos é muito difundido nos locais afastados, onde é impossível obter-se energia de outra maneira. Por exemplo, no Paraná, a aldeia da tribo indígena Wai-Wai possui 12 módulos de painéis solares com potência de 540 W, que bombeiam 10 mil litros de água e permitem a iluminação das habitações dos indígenas. No Pantanal, postos da Polícia Florestal do Mato Grosso do Sul funcionam a partir de energia captada por painéis fotovoltaicos. Na Amazônia, 600 moradores da comunidade Céu de Mapiá, a dois dias de barco da cidade de Boca do Acre (AM), recebem energia de painéis desse tipo. E há muitos outros exemplos que tendem a se multiplicar, na medida em que as fontes tradicionais de energia não dão conta do recado, por esse ou por aquele motivo.
Vantagens da energia solar
Para concluir, podemos dizer que inúmeras vantagens fazem a energia solar ser uma opção muito interessante para o fornecimento de energia, principalmente em países como o nosso, com uma intensa incidência das radiações solares na maior parte de seu território e durante quase todo o ano. Enumeremos algumas:
- É uma energia que não gera nenhum tipo de resíduo nem causa impactos ambientais, como as usinas hidrelétricas.
- A instalação dos equipamentos de captação é muito simples e quase não exige manutenção.
- A vida útil dos painéis solares é superior a 20 anos, segundo os técnicos.
- Não há consumo de combustível de nenhuma espécie.
- Garante a autossuficiência energética nos locais onde é feita a instalação.
- Salvo os gastos de instalação, que tendem a diminuir com o tempo, não existe mais nenhum valor a pagar. Não há “conta de luz” no fim do mês, pois a energia do Sol é gratuita.
Entretanto, há problemas a serem solucionados. Em primeiro lugar, o custo da energia solar propiciada pelos painéis fotovoltaicos ainda é alto. Para ser competitivo com o da energia elétrica produzida por uma usina hidrelétrica, por exemplo, o preço do watt deveria estar em torno de 50 centavos de dólar, o que ainda está longe de ser alcançado.
Além disso, a quantidade de energia obtida a partir das células solares é pequena. Enquanto um reator nuclear como o da usina Angra-1, por exemplo, pode produzir 600.000 kW de energia elétrica, o painel solar de tamanho médio produz cerca de 2 kW, o que significa que, para equiparar sua produção energética ao dessas fontes, seriam necessários 300.000 painéis, um número realmente fora de propósito.
Por fim, temos o problema do armazenamento da energia solar, uma vez que o período de incidência da luz solar é limitado. A produção de baterias eficientes e baratas que devem ser carregadas para acumular energia para os períodos “escuros” ainda não é uma questão plenamente resolvida.
Uma possibilidade futura de melhorar as condições de aproveitamento da energia solar é praticar uma associação de dois processos de captação: utilizar coletores solares quando a necessidade for apenas de aquecimento, como em chuveiros, torneiras etc. (a energia solar não é transformada em elétrica) e usar os painéis fotovoltaicos somente para a geração da energia elétrica necessária para fazer funcionarem os aparelhos em que a eletricidade é indispensável.
Por: Renan Bardine
Veja também:
- Fontes Alternativas de Energia
- Matriz Energética
- Energia Hidrelétrica
- Energia Nuclear
- Energia Eólica
- Energia da Biomassa
