ENERGIA DO SOL (Energia solar)

Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja directamente para aquecimento de água ou ainda como energia eléctrica ou mecânica.
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 recto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reflectido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.
De entre as muitas alternativas de produção energética que se apresentam em Portugal, a energia solar - convertida em energia fotovoltaica e térmica - é talvez a fonte mais privilegiada num país com as características climáticas do nosso, onde o período médio de exposição solar anual varia entre as 2200 e as 3000 horas (para se ter uma ideia desta mais valia, basta dizer que nos países da Europa Central essa incidência não ultrapassa as 1200 a 1700 horas).
Em Portugal a energia solar está calculada em apenas seis mil metros quadrados, enquanto que a Grécia, por exemplo, está calculada em trezentos. Além disso, estima-se que Portugal poderia tirar partido de cerca de 2,8 milhões de metros quadrados de colectores solares térmicos, o que, além da poupança, contribuiria para uma redução em 1,8% da emissão total nacional de gases poluentes no âmbito do Protocolo de Quioto.
O aproveitamento da energia solar passiva, referente à energia consumida nos edifícios, que representa 21% do consumo final total do país, não está ainda suficientemente divulgada entre a população e os próprios profissionais do sector. No entanto, calcula-se que a melhoria das condições de isolamento térmico e de orientação dos edifícios poderia baixar esse consumo em 38%.

Em 2004 a capacidade instalada mundial de energia solar era de 2,6 GW, cerca de 18% da capacidade instalada de Itaipu. Os principais países produtores, curiosamente, estão situados em latitudes médias e altas. O maior produtor mundial era o Japão (com 1,13 GW instalados), seguido da Alemanha (com 794 MWp) e Estados Unidos (365 MW)[1].
Entrou em funcionamento em 27 de Março de 2007 a Central Solar Fotovoltaica de Serpa (CSFS), a maior unidade do género do Mundo. Fica situada na freguesia de Brinches, Alentejo, Portugal, numa das áreas de maior exposição solar da Europa. Tem capacidade instalada de 11 MW, suficiente para abastecer cerca de oito mil habitações.
Entretanto está projectada e já em fase de construção outra central com cerca de seis vezes a capacidade de produção desta, também no Alentejo, em Amareleja, concelho de Moura.
Muito mais ambicioso é o projecto australiano de uma central de 154 MW, capaz de satisfazer o consumo de 45 000 casas. Esta situar-se-á em Victoria e prevê-se que entre em funcionamento em 2013, com o primeiro estágio pronto em 2010. A redução de emissão de gases de estufa conseguida por esta fonte de energia limpa será de 400 000 toneladas por ano.

Os painéis solares são dispositivos utilizados para converter a energia da luz do sol em energia eléctrica ou em energia térmica. Os painéis solares fotovoltaicos são compostos por células solares, assim designadas já que captam, em geral, a luz do Sol. Estas células fotovoltaicas criam uma diferença de potencial eléctrico por acção da luz (seja do Sol ou não). As células solares contam com o efeito fotovoltaico para absorver a energia do sol e fazem a corrente eléctrica fluir entre duas camadas com cargas opostas.
Actualmente, os custos associados aos painéis solares tornam esta opção ainda pouco eficiente e rentável. O aumento do custo dos combustíveis fósseis, e a experiência adquirida na produção de células solares, que tem vindo a reduzir o custo das mesmas, indica que este tipo de energia será tendencialmente mais utilizado.
A primeira geração fotovoltaica consistiu numa camada única e de grande superfície p-n (díodo de junção), capaz de gerar energia eléctrica utilizável a partir de fontes de luz com os comprimentos de onda da luz solar. Estas células são normalmente feitas com placas de silício. A primeira geração de células constitui a tecnologia dominante na sua produção comercial, representando mais de 86% do mercado.
A segunda geração de materiais fotovoltaicos é baseada no uso de películas finas de depósitos de semi-condutores. A vantagem da utilização destas películas consiste na redução da quantidade de materiais necessários para as produzir e consequentemente numa redução de custos. Actualmente existem diferentes tecnologias e materiais semi-condutores em investigação ou em produção em série, como o silício amorfo, silício poli-cristalino ou microcristalino, telúrio de cádmio, entre outros. Tipicamente, as eficiências das células solares de películas são baixas quando comparadas com as de silício compacto, mas os custos de manufactura são também mais baixos, pelo que se pode atingir um preço mais reduzido por Watt. Outra vantagem da reduzida massa é o menor suporte que é necessário quando se colocam os painéis nos telhados, além de que permite arrumá-los e dispô-los em películas flexíveis, como os têxteis.

Um colector solar térmico armazena energia sob a forma de calor que aquece um fluído que circula dentro do colector (normalmente uma mistura de água com glicol), para depois transferir o calor para um reservatório termicamente isolado, para uso posterior. O uso de uma mistura de água com glicol é o indicado, uma vez que este fluído apresenta uma capacidade térmica elevada e é de manuseamento fácil e seguro.
A radiação solar é captada usando uma superfície metálica (cobre ou alumínio) escura que absorve a radiação sob a forma de calor e a conduz para o fluído. Nos colectores de alto rendimento (cerca de 80%), são utilizadas superfícies selectivas cobertas com materiais com elevada absorção e baixa emissão, como por exemplo o óxido de titânio (absorção> 95% e emissão <5%). A superfície selectiva reduz as perdas de calor causadas por emissão radiante de infravermelhos do colector para o ambiente.
Outro método de reduzir estas perdas é através do uso de uma “janela” transparente tais como um plástico estabilizado UV ou vidro de baixa emissão. Silicatos de boro ou “pyrex” (tm) apresentam baixas emissões que podem ser utilizadas particularmente em aplicações de fornos solares.
Um sistema indirecto de aquecimento solar possui um ou mais colectores solares, um circuito de transferência de calor que inclui o fluído e os meios necessários à circulação (bombas e acessórios) e um reservatório com um permutador. Um sistema deste tipo pode ser utilizado para aquecer água para uso doméstico, água de piscinas, água para pisos radiantes, ou fornecer energia para um sistema de climatização.
O armazenamento de calor é feito em reservatórios de água. Este armazenamento é normalmente desenhado para fornecer calor para um ou dois dias, mas existem outros conceitos tais como o armazenamento sazonal (em que a energia solar do Verão é usada para aquecimento no Inverno, aumentando em apenas alguns graus Celsius a temperatura de vários milhões de litros de água). No Verão o aquecimento das águas poderá ser garantido na sua totalidade pela energia solar, mas para ultrapassar as diferentes temperaturas ao longo do ano deve ser instalado um equipamento suplementar (caldeira, esquentador ou termoacumulador) para fornecer a energia complementar necessária em cada momento.
Para incrementar a instalação dos painéis solares térmicos em Portugal, foi produzida em 2006 uma nova legislação regulamentar para o sector da construção civil, cujos objectivos são: limitar o consumo máximo de energia nos edifícios de habitação e incentivar a introdução de energias renováveis; melhorar a eficiência energética e controlar a qualidade do ar interior dos edifícios abrangidos.
O sistema solar térmico instalado na Escola Naval (fig. 3), em 1983, foi um dos primeiros a ser instalado em Portugal, e consiste num sistema indirecto com circulação forçada, com 100 painéis e com uma potência térmica máxima de 110 KW, suficiente para satisfazer cerca de 80% das necessidades térmicas para as águas quentes sanitárias, do internato novo e dos alojamentos de Oficiais. A redução de emissão de gases de estufa através deste sistema é superior a 200 toneladas por ano. Hoje em dia, o investimento financeiro em sistemas deste tipo pode ser facilmente recuperado entre 3 a 5 anos. A Marinha poderá instalar mais sistemas deste tipo em diversos edifícios das suas unidades em terra, contribuindo assim para uma significativa diminuição da poluição ambiental causada pelas caldeiras de aquecimento, a par de uma expressiva economia de recursos financeiros, a curto e a médio prazo.

Actualmente muitas embarcações de recreio, e em especial veleiros, possuem painéis solares fotovoltaicos para carregamento de baterias, e colectores solares para aquecimento de águas domésticas.
Recentemente, a indústria naval espanhola desenvolveu o primeiro navio de passageiros movido totalmente a energia solar graças a painéis solares de última geração instalados nas superestruturas, e que atinge uma velocidade máxima de 6 nós com vento força 3/4. A embarcação, baptizada de “Solemar” (fig.4), é um catamarã de 10 metros de comprimento e 3,50 metros de boca, desenvolvido para a navegação em águas calmas e com capacidade para 28 passageiros sentados.
Esta embarcação é uma “modesta contribuição ao meio ambiente”, porque evitará, durante uma vida útil de 25 anos, o consumo de um milhão de litros de gasóleo, e consequentemente, não emitirá partículas poluentes e gases com efeito de estufa. Em 2009 uma empresa australiana, que se especializou em velas solares para embarcações “verdes”, e movidas também a energia solar, apresentará um novo modelo de ferry com painéis solares de grandes dimensões, que poderão funcionar como velas tradicionais, aumentando a autonomia e reduzindo em 90% o custo com o gasóleo.

Vantagens:
1-A energia solar não polui durante seu uso;
2-A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controlo existentes actualmente;
3-As centrais necessitam de manutenção mínima;
4-Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável.
5-A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.

Desvantagens:
1-Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia.
2-Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade.
3-As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas por exemplo aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroeléctrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja).