Energia Solar - (Solar Energy)
O Sol é a estrela central do Sistema
Solar e atua como a principal fonte de energia do nosso planeta. A energia
solar que a Terra recebe anualmente, nas formas de luz e calor, é suficiente
para suprir milhares de vezes as necessidade mundiais durante o mesmo período.
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| Figura: Sol |
E desse
total de energia emitida pelo Sol, apenas uma pequena parte é realmente
aproveitada. E mesmo sendo pequena a parcela de energia aproveitada, com raras
exceções, praticamente toda energia utilizada pelo ser humano tem origem no Sol.
A
radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica,
para aquecimento de fluidos e ambientes e também para a geração de potência
mecânica e elétrica. Ou pode ser convertida também em energia elétrica de forma
direta, utilizando-se determinados materiais, entre eles se destacam o
termoelétrico e o fotovoltaico.
O aproveitamento solar térmico para
aquecimento de fluidos é realizado com o uso de coletores ou concentradores
solares. Os coletores são mais usados em aplicações residenciais e comerciais
para o aquecimento de água. Os concentradores solares destinam-se a aplicações
que requerem temperaturas mais elevadas, como a secagem de grãos e a produção
de vapor. A conversão da energia solar em energia elétrica de forma direta
ocorre pelos efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados materiais,
particularmente os semicondutores. Destacam-se os efeitos termoelétrico e
fotovoltaico. O primeiro caracteriza-se pelo surgimento de uma diferença de
potencial, provocada pela junção de dois metais, em condições próprias. No
segundo, os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica,
por meio do uso de células solares.
A energia contida nas águas de rios,
utilizada na produção de energia elétrica a partir de usinas hidroelétricas,
tem origem no calor do sol absorvido pela água que é evaporada e posteriormente
se precipita no mesmo local ou é transportada na forma de nuvens para regiões
diferentes contribuindo para a formação de rios, lagos ou até mesmo de
reservatórios das próprias usinas.
A energia contida nos ventos provém
das diferenças de temperatura e pressão na atmosfera, ocasionadas pelo
aquecimento solar. Os combustíveis fósseis como o carvão, o gás natural e o
petróleo possuem suas origens na energia solar, pois são resultado da
decomposição da matéria orgânica produzida há muitos milhões de anos.
Dentre os
diversos métodos de aproveitamento da energia solar, os mais utilizados
atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia
elétrica. No Brasil, o primeiro é encontrado em maior quantidade nas regiões
Sul e Sudeste, devido a características climáticas, e o segundo, nas regiões
Norte e Nordeste, em comunidades não atendidas pelas redes de distribuição das
concessionárias de energia elétrica.
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| Fonte: MAGNOLI, D.; SCALZARETTO. R. Geografia, espaço, cultura e cidadania. São Paulo: Moderna, 1998. v. 1. |
Radiação Solar
Além das
condições atmosféricas (nebulosidade, umidade relativa do ar, etc.), a
disponibilidade de radiação solar, também chamada de energia total incidente
sobre a superfície da Terra, depende da latitude local e da posição no tempo
(hora do dia e dia do ano). Isso acontece devido a inclinação do eixo
imaginário em trono do qual a Terra gira diariamente (chamado de movimento de
rotação) e à trajetória elíptica que a Terra descreve ao redor do Sol (chamado
de movimento de translação ou revolução).
Dessa
forma, a duração solar em um dia – período em que o Sol está visível ou de
claridade – varia, em determinadas regiões e períodos do ano, de zero hora (Sol
abaixo da linha do horizonte durante todo o dia) a 24 horas (Sol sempre acima
da linha do horizonte). Essas variações são mais intensas nas regiões polares e
nos períodos de solstício. O contrário ocorre próximo a linha do Equador e
durante os equinócios.
O
território brasileiro, em sua maior parte, está localizado relativamente
próximo da linha do Equador, de modo que não se observam grandes variações na
duração solar do dia. No entanto, a maior parte da população e das atividades
socioeconômicas do País, concentram-se em regiões mais distantes do Equador. Em
Porto Alegre, capital brasileira mais meridional (cerca de 30º S), a duração
solar do dia varia de 10 h e 30 min a 13 h e 47 min, aproximadamente, entre 21
de Junho e 22 de Dezembro, respectivamente.
Desta
forma, para maximizar o aproveitamento da radiação solar, realiza-se o ajuste
da posição do coletor ou painel solar de acordo com a latitude local e o
período do ano em que se necessita de mais energia. No hemisfério Sul, por
exemplo, um sistema de captação solar fixo deve estar orientado para o Norte,
com ângulo de inclinação similar ao da latitude local.
A
radiação solar depende também das condições climáticas e atmosféricas. Somente
uma parte da radiação solar atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e
absorção dos raios solares pela atmosfera. Mesmo assim, calcula-se que a
energia solar incidente sobre a superfície terrestre seja da ordem de 10 mil
vezes o consumo energético mundial (CRESESB, 2000).
Para o
Brasil, os esforços mais recentes e efetivos de avaliação da disponibilidade de
radiação solar, destacam-se os seguintes:
a)
Atlas
Solarimétrico do Brasil, iniciativa da Universidade Federal de Pernambuco –
UFPE e da Companhia Hidroelétrica do São Francisco – CHESF, em parceria com o Centro
de Referência para Energia Solar e Eólica Sergio de Salvo Brito – CRESESB;
b)
Atlas de Radiação
Solar no Brasil, elaborado pelo Instituto Nacional de Meteorologia – INMET e
pelo Laboratório de Energia Solar – LABSOLAR, da Universidade Federal de Santa
Catarina – UFSC.
O Atlas Solarimétrico
do Brasil (2000) apresenta uma estimativa da radiação solar incidente no
território brasileiro, resultado da interpolação e extrapolação de dados
obtidos em estações solarimétricas localizadas em vários pontos do território
nacional. Devido, porém, a quantidade relativamente reduzida de estações
experimentais e às variações climáticas locais e regionais, o Atlas de
Irradiação Solar no Brasil faz estimativas da radiação solar por meio de
imagens de satélites.
Média Anual de Insolação diária no Brasil (horas)
Média Anual de Insolação diária no Brasil (horas)
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| Fonte: ATLAS Solarimétrico do Brasil. Recife: Editora Universitária da UFPE, 2000. (adaptado) |
De acordo com pesquisadores do Centro
de Pesquisas de Eletricidade – CEPEL, ambos os modelos apresentam falhas e
limites e não podem ser entendidos como concorrentes. Mas sim, devem ser
complementares, na medida em que reúnem o máximo possível de dados e podem,
dessa maneira, melhorar as estimativas e avaliações da disponibilidade de
radiação solar no Brasil (CRESESB, 2000).
Como observado nas
imagens, os maiores índices de radiação são observados na região Nordeste, com
destaque para o vale do Rio São Francisco. Torna-se fundamental destacar que
mesmo as regiões com menores índices de radiação apresentam grande potencial de
aproveitamento energético.
Radiação Solar Global Diária - média anual típica (MJ/m².dia)
Radiação Solar Global Diária - média anual típica (MJ/m².dia)
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| Fonte: ATLAS Solarimétrico do Brasil. Recife: Editora Universitária da UFPE, 2000. (adaptado) |
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| Fonte: ATLAS Solarimétrico do Brasil. Recife: Editora Universitária da UFPE, 2000. (adaptado) |
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