Energia solar – aplicação, funcionamento e investimento para o futuro

Dentro das inovações surgidas a favor da economia e por um mundo mais sustentável, a energia solar vem se destacando como alternativa para suprir a demanda energética em nível global. Graças a ela, diferentes tipos de tecnologia estão sendo criados e abastecidos através da luz e do calor do Sol. Mas diferente do que muitas pessoas pensam, essa ideia não é de hoje, tendo mais de 100 anos que o primeiro projeto foi realizado.

Em 1897, Frank Shuman, um inventor e engenheiro estadunidense considerado o pioneiro da causa, construiu um pequeno motor de energia solar de demonstração que funcionava ao refletir a energia transmitida pelo Sol para caixas quadradas cheias de éter. Mais tarde, em 1908, ele criou a Shuman Power Company Sun com a intenção de construir usinas de energia solar de maior dimensão. O engenheiro também foi responsável pela construção da primeira estação de energia térmica solar do mundo em Maadi, Egito, entre 1912 e 1913.

Com o passar do tempo, as adaptações a esse tipo de energia foram evoluindo de acordo com o crescimento tecnológico. Vamos conhecê-las.

Tecnologia em evolução
Tendo como um dos seus grandes benefícios a economia de energia elétrica, por ser uma fonte energética abundante e gratuita, e gerando assim outra vantagem – a sustentabilidade – a energia solar abrange variadas tecnologias, como a energia solar fotovoltaica, o aquecimento solar, a energia heliotérmica, a arquitetura solar e até mesmo a fotossíntese artificial.

Essas tecnologias solares são amplamente caracterizadas como ativas ou passivas, dependendo da forma como captura, converte e distribui a energia solar. Entre as técnicas solares ativas estão o uso de painéis fotovoltaicos, concentradores solares térmicos, e os aquecedores solares. Entre as técnicas solares passivas estão a orientação de um edifício para o Sol, a seleção de materiais com massa térmica favorável ou propriedades translúcidas e espaços que façam o ar circular naturalmente.

Na geração fotovoltaica, vamos lembrar que energia luminosa é convertida diretamente em energia elétrica. Desse modo, nas usinas heliotérmicas, a produção de eletricidade acontece em dois passos: primeiro, os raios solares concentrados aquecem um receptor e, depois, este calor, que varia entre 350ºC e 1000ºC, é usado para iniciar o processo convencional da geração de energia elétrica por meio da movimentação de uma turbina.

Já no aquecimento solar, a luz do sol é utilizada para aquecer a água e piscinas de casas e prédios, considerando que nesse caso o objetivo aqui não é a geração de energia elétrica.

Todos esses processos acontecem porque, no seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é refletido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.

Assim podemos explicar também a fotossíntese feita pelas plantas, considerando que apenas uma minúscula fração da energia solar disponível é utilizada nos processos citados acima.

Aquecimento, refrigeração e ventilação
A energia solar tem sido muito utilizada no setor de climatização devido aos seus benefícios. Nos Estados Unidos, os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) são responsáveis por 30% da energia usada em edifícios comerciais e quase 50% da energia usada em edifícios residenciais. Por causa disso, essa tecnologia pode ser usada para compensar parte dessa energia.

Para que isso aconteça é utilizada massa térmica nesse processo, que é qualquer material que pode ser usado para armazenar calor, ou calor do Sol, no caso da energia solar. Materiais de massa térmica comuns incluem pedra, cimento e água. Historicamente eles têm sido usados em climas áridos ou em regiões temperadas quentes para manter os edifícios resfriados, absorvendo a energia solar durante o dia e irradiando calor armazenado para a atmosfera à noite. No entanto, eles podem ser usados em áreas de clima temperado a frio para manter ambientes aquecidos.

O tamanho e a colocação de massa térmica podem depender de vários fatores, tais como condições climáticas, iluminação natural e sombreamento. Quando devidamente incorporada, a massa térmica mantém temperaturas em uma faixa confortável e reduz a necessidade de aquecimento auxiliar e/ou equipamentos de refrigeração, como o ar-condicionado.

Uma chaminé solar (ou chaminé térmica), por exemplo, é um sistema solar passivo de ventilação composto por um duto vertical que liga o interior e o exterior de um edifício. Conforme a chaminé aquece, o ar interior também é aquecido fazendo com que uma corrente ascendente puxe o ar através do prédio. O desempenho pode ser melhorado usando vidros e materiais de massa térmica de uma maneira que imite estufas.

Desenvolvimento em vista
Em 2011, a Agência Internacional de Energia (IEA) disse que “o desenvolvimento de tecnologias de fontes de energia solar acessíveis, inesgotáveis e limpas terá enormes benefícios a longo prazo. Ele vai aumentar a segurança energética dos países através da dependência de um recurso endógeno, inesgotável e, principalmente, independente de importação, o que aumentará a sustentabilidade, reduzirá a poluição, reduzirá os custos de mitigação das mudanças climáticas e manterá os preços dos combustíveis fósseis mais baixos. Estas vantagens são globais. Sendo assim, entre os custos adicionais dos incentivos para a implantação precoce dessa tecnologia devem ser considerados investimentos em aprendizagem; que deve ser gasto com sabedoria e precisam ser amplamente compartilhados”.

A partir disso, ficam óbvios a evolução que a energia solar pode proporcionar e a importância de investimentos nesses projetos. A IEA também divulgou recentemente uma pesquisa que aponta que até 2050 os diversos tipos de energia solar podem suprir mais de 50% da demanda elétrica mundial.

Para colaborar com a ideia, o Brasil está prevendo investimento privado de R$ 100 bilhões em energia solar até 2030 através de um plano de estímulo para que casas, comércios e indústrias instalem painéis de geração, com capacidade de meia Itaipu.