Informação
Genérica - Energia Térmica x Fotovoltaica
A energia
solar é uma fonte inesgotável e gratuita de energia
sendo, assim, pode representar uma solução para parte
dos problemas de escassez de energia que abala o mundo. Nos paÃses
subdesenvolvidos, como o Brasil, esta fonte de energia deve ser
aproveitada ao máximo. Normalmente esses paÃses apresentam
elevadas extensões territoriais e estão situados em
zonas tropicais, ou seja, dispõem de alta incidência
de radiação, o que torna viável o desenvolvimento
de tecnologias capazes de transformar a energia solar em energia
térmica, elétrica, quÃmica, mecânica
etc. Portanto julgam-se prematuras iniciativas que vêem sendo
tomadas no sentido de se incrementar no Brasil a utilização
de centrais termoelétricas e nucleares, visto que este dispõe
de ótimo potencial energético de fontes renováveis,
explorado apenas parcialmente, e carece de programas intensivos
de conservação de energia.Â
As
aplicações mais difundidas da tecnologia solar referem-se
a conversão da radiação solar em energia térmica,
e em energia elétrica. Podemos citar:Â
- Aquecimento
de água;
- Secagem
de produtos agrÃcolas;
- Geração
de vapor;
- Refrigeração;
- Conversão
fotovoltaica: bombeamentos, iluminação, refrigeração,
etc.
O
Painel Fotovoltaico
O painel
fotovoltaico é um dispositivo constituÃdo por aproximadamente
trinta e seis células solares utilizado para converter energia
solar em eletricidade. A conversão direta da energia solar
em corrente elétrica é realizada nas células
solares através do efeito fotovoltaico, que consiste na geração
de uma diferença de potencial elétrico através
de radiação.
Fig.1-Foto de um painel fotovoltaico.
Em
outras palavras, a célula solar trabalha segundo o princÃpio
de que os fótons incidentes, colidindo com os átomos
de certos materiais, provocam um deslocamento dos elétrons,
carregados negativamente, gerando uma corrente elétrica.
Este processo de conversão não depende do calor, pelo
contrário, o rendimento da célula solar cai quando
sua temperatura aumenta.Â
Deste
modo, as células solares não só são
apropriadas para regiões ensolaradas, mas também parecem
promissoras para áreas em que outros tipos de sistemas de
energia solar perecem sem perspectivas como as de baixa insolação.
As células solares continuam a operar com o mesmo rendimento
sob céu nublado, como sob a luz direta do sol.Â
As
células solares convertem a luz solar em eletricidade, sem
a presença de produtos poluentes. Elas são hoje o
fundamento da indústria fotovoltaica que, durante as três
últimas décadas, vem atendendo um mercado em rápido
crescimento.Â
A
conversão da energia solar em energia elétrica, com
o uso de painéis fotovoltaicos já é comercialmente
viável para pequenas instalações. Seu uso é
particularmente vantajoso em regiões remotas ou em zonas
de difÃcil acesso. Os sistemas de comunicação,
e, de modo geral, todos os equipamentos eletrônicos com baixo
consumo de potência, podem ser facilmente alimentados por
painéis fotovoltaicos. Torna-se especialmente notável
a utilização de energia solar na alimentação
de dispositivos eletrônicos existentes em foguetes, satélites
e astronaves.
Fig.2 - Foto de uma aplicação de painel
Fotovoltaico
O Coletor Solar
O coletor
solar difere do painel fotovoltaico porque utiliza a energia solar
para aquecer um fluido (em geral a água) e não para
gerar eletricidade.Â
O coletor
solar é o coração do sistema de aquecimento
solar. Ele é o dispositivo responsável pela absorção
e transferência da radiação solar para um fluido
sob a forma de energia térmica. São muito utilizados
no aquecimento de água de casas ou edifÃcios, hospitais,
piscinas, secagem de grãos, para refrigeração
de ambientes e processos industriais de aquecimento.Â
De
modo geral, o coletor solar funciona recebendo radiação
solar e a transfere para a placa absorvedora. O calor é então
transferido para o fluido que escoa no interior de tubos que estão
em contato com a superfÃcie absorvedora.Â
O aspecto
externo de um coletor solar é de uma caixa retangular rasa
(em geral de alumÃnio) com uma cobertura de vidro. Dentro
desta caixa há uma serpentina (geralmente de cobre devido
à sua alta condutividade térmica), por onde o fluido
escoa. Em volta desta há uma superfÃcie também
de cobre pintada de preto (placa absorvedora), para facilitar a
absorção de calor. O calor absorvido pela placa absorvedora
é transferido à serpentina. A água fria ao
passar pelos canos se aquece.
 Â
Fig.3 - Foto Explodida de um coletor solar
Ainda
é necessário que se tenha um isolamento térmico
na parte inferior do coletor para minimizar as perdas de calor para
o ambiente. A cobertura de vidro permite a entrada de radiação
solar ao passo que evita que parte do calor da placa absorvedora
se perca por convecção, pois o vidro impede a ação
do vento. Além disso é importante que haja uma vedação
eficiente para prevenir que umidade entre no coletor.Â
Além
dos coletores solares, para um sistema de aquecimento completo,
são necessários um reservatório térmico,
um sistema de circulação de água e um sistema
auxiliar de aquecimento elétrico. Em perÃodos encobertos
prolongados, caso a temperatura da água do reservatório
térmico caia muito, a resistência do sistema de aquecimento
elétrico auxiliar será acionada por um termostato,
de forma a fornecer energia suficiente à água armazenada.
De qualquer forma, com um sistema bem dimensionado este não
deverá ser um problema.
Fig. 4- Sistema de aquecimento.
Componentes
de um coletor solar plano Â
Basicamente,
um coletor pode ser dividido nas seguintes partes:Â
Módulo:
Geralmente fabricado de alumÃnio, suporta e protege todo
os componentes do coletor.Â
Cobertura:
Geralmente de vidro, permite a passagem de radiação
solar e reduz a perda de calor para o meio.Â
Vedação:
é essencial para que não haja interferências
externas e para que não se perca calor para o meio ambiente.
Também impede a entrada de umidade, grande responsável
pela acentuada e acelerada degradação de alguns
dos componentes do coletor solar (tinta e isolamento). É
aconselhável a utilização de silicone para
se fazer a vedação entre o módulo e o vidro.Â
Tubulação:
Tubos interconectados através dos quais o fluido escoa
no interior do coletor. Geralmente a tubulação é
feita de cobre devido à sua grande condutividade térmica,
facilitando a transferência de calor entre a placa absorvedora
e o fluido.Â
Placa
absorvedora: é o componente mais importante do
coletor solar plano. É responsável pela absorção
e transferência da energia solar para o fluido. Metais que
possuem alta condutividade térmica como alumÃnio
e cobre são comumente utilizados como materiais absorvedores.
Geralmente esta placa é pintada com tintas de cores escuras,
especialmente preto, Ã base de poliester, acrÃlico
ou epoxi para uma melhor absorção de radiação
solar.Â
Isolamento
térmico: Os isolantes são materiais com
condutividade térmica baixa, colocados abaixo da placa
absorvedora e nas laterais de modo a minimizar as perdas por condução.
Deste modo, ficam em contato direto com o módulo, revestindo-o.
Na maior parte das vezes, é utilizado lã de vidro
ou rocha ou ainda espuma de poliuretano.
Dependendo
da situação da instalação, os coletores
podem ser verticais ou horizontais. Estes últimos são
utilizados em locais onde a altura disponÃvel para a instalação
do sistema de aquecimento é reduzida.Â
Geralmente
os coletores são montados em uma posição fixa
com uma orientação pré-definida de tal forma
que a absorção de radiação solar seja
a melhor possÃvel. Como estamos no hemisfério sul,
o coletor solar plano deve ter sua face voltada para o norte a fim
de que haja um melhor aproveitamento da energia solar incidente.Â
Â
Fonte:
Green Solar - Puc/MG
http://www.green.pucminas.br/Termica_X_PV.htm
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