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Como funciona a energia solar?

O Sol é uma incrivelmente grande fonte de energia. Para colocá-lo em perspectiva, considere isso … 18 dias de sol tem uma quantidade equivalente de energia como o que está contido em praticamente todos os recursos naturais (incluindo gás natural, carvão, petróleo, etc) na Terra.

A partir de agora, existem dois métodos pelos quais aproveitamos o poder do Sol, ou seja, a energia solar: tecnologia fotovoltaica e tecnologia térmica. Vejamos como cada um deles funciona.

Tecnologia fotovoltaica.

Painéis solares na cobertura
Painéis solares de telhado (Image Source: Wikipedia)
Você provavelmente viu estruturas planas, semelhantes a vidro, instaladas de forma inclinada sobre telhados de edifícios e usinas de energia solar. Estes são chamados de painéis solares, e eles são os únicos responsáveis ​​por tirar luz dos raios solares e executar nossos aparelhos elétricos com essa energia. A questão é … como eles vão fazer isso?

Células fotovoltaicas (PV).

Os painéis solares são constituídos pelas chamadas células fotovoltaicas, que convertem a luz solar (foto) em eletricidade (volt). Um conjunto de células fotovoltaicas compõem um painel solar. Estas células consistem em átomos de silício que perdem um elétron quando a luz solar atinge sua superfície.
Átomo de silício
Um átomo de silício com 4 elétrons na camada mais externa (Image Source: Wikipedia)
Funciona desta maneira: a luz solar consiste em partículas extremamente pequenas chamadas ‘fótons’ que são capazes de derrubar elétrons fora dos átomos de silício presentes em células fotovoltaicas. Estes elétrons compõem a corrente contínua (DC), mas como a maioria dos nossos aparelhos domésticos funcionam em corrente alternada (AC), torna-se importante converter a corrente elétrica de DC para AC. Isto é feito por outro componente chamado um “inversor”, que é ainda um outro elemento importante do sistema.

Inversor.

O inversor toma o DC formado pelos elétrons excitados e converte-o em AC, que é então encaminhado para a fonte de alimentação principal de sua casa.
Como funciona o diagrama de trabalho de energia solar
É assim que funciona a energia solar
A partir daí, esse AC atinge diferentes aparelhos através de fios (observe que a presença do inversor em um sistema de energia solar depende inteiramente do tipo de corrente exigido pelo sistema). Como resultado, o momento em que você ligar o interruptor, o circuito elétrico é concluído ea lâmpada acende!

Bateria.

Uma vez que você só pode aproveitar a energia solar quando há luz solar (por exemplo, quando não é nublado ou chuvoso), as baterias também formam uma parte notável do sistema. A energia gerada ao longo do dia é armazenada na bateria a ser utilizada quando necessário.
O intervalo de eficiência do sistema PV normalmente fica em torno de 20-22%, o que significa que ele converte 20-22% da luz solar caindo sobre ele em corrente elétrica. No entanto, nos sistemas mais comuns encontrados em telhados, a eficiência é um pouco menos.

Tecnologia térmica.

O outro método de aproveitamento da energia da luz solar é através do uso da tecnologia solar térmica. Isto consiste em “coletores solares” – dispositivos que capturam a radiação solar. ‘Flat plate’ e ‘evacuated tube’ são dois tipos de coletores.
Coletores solares térmicos
Tipos de colectores: Colectores planos (à esquerda) e colectores de tubos vazados
A variante de placa plana, como o seu nome indica, consiste num absorvente de placa plano escuro, contendo um líquido de transporte de calor. Os colectores de tubos de vácuo, por outro lado, contêm vários tubos de vidro sob vácuo contendo uma placa de absorção, juntamente com um fluido de transferência (por exemplo, água).

Como funciona a tecnologia térmica?

Ambas as variantes térmicas têm componentes diferentes, mas a funcionalidade básica permanece praticamente a mesma em ambos.
Aquecedor solar de água
O funcionamento básico de um aquecedor de água solar térmica
Na presença de luz solar, os colectores solares aquecem e transferem o calor para o líquido de transporte de calor (tipicamente água, ou uma mistura de glicol e água em regiões frias para evitar a congelação da mistura). Este líquido é então transportado para um líquido permutador de calor alojado dentro do tanque de água. Depois de transferir o seu calor para a água no tanque, o líquido de transporte de calor flui de volta para os colectores a serem aquecidos novamente. Este processo é repetido até que a temperatura desejada seja alcançada.
Note que não é produzida electricidade neste caso de energia térmica; Em vez disso, o calor dos raios solares caindo no sistema é transferido para outro meio, como água, comida, etc.
Um fogão solar
Um fogão solar (Image Source: Wikipedia)
Portanto, aquecedores de água e fogões solares são alguns dos exemplos mais populares de sistemas que utilizam energia solar para ferver água e cozinhar alimentos, respectivamente. Geralmente, os coletores solares térmicos têm uma eficiência na faixa de 60-80%, que é muito maior do que a eficiência de um sistema fotovoltaico.
A energia solar é inegavelmente uma tremenda fonte de energia que pode alimentar casas e escritórios por longos períodos de tempo. Há alguns países que prontamente promover o uso de fontes de energia solar e outras fontes renováveis, a fim de aliviar a pressão sobre os limitados recursos naturais no planeta Terra e promover boas práticas de conservação. Com a melhoria contínua da tecnologia de aproveitamento da energia solar, estamos nos aproximando de um mundo que é alimentado e aquecido puramente pelo poder do Sol … mesmo à noite!

Referências:

  1. Ir Solar Califórnia
  2. NASA
  3. Administração de Informação de Energia
  4. Análise Semântica Latente Colorado
  5. Fontes alternativas de energia

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