Energia solar fotovoltaica e fototérmica

Mestre em Ecologia e Manejo de Recursos Naturais (UFAC, 2015)
Graduada em Ciências Biológicas (UFAC, 2011)

A geração de energia, dependendo da fonte utilizada, pode ser uma das atividades que mais impactam negativamente o meio ambiente, principalmente por meio da emissão de gases poluentes. Nesse sentido, a utilização de fontes renováveis e limpas é atualmente o grande desafio do setor energético. Dentre estas fontes, a energia solar é uma importante alternativa, por ser uma fonte gratuita, abundante e não poluente. Existem duas formas principais de aproveitamento direto da energia solar: energia fotovoltaica e fototérmica.

Energia fotovoltaica

Esta forma de energia resulta da transformação direta da luz em energia elétrica utilizando o princípio do efeito fotovoltaico. Esse efeito decorre da excitação dos elétrons em materiais semicondutores na presença de luz solar, gerando uma corrente elétrica. Este processo ocorre por meio de um dispositivo chamado de célula fotovoltaica, os painéis fotovoltaicos ou solares são formados por um conjunto de células fotovoltaicas associadas. Essas células são geralmente feitas de silício (Si), um semicondutor abundante na Terra e que possui um custo elevado.

Painéis fotovoltaicos. Foto: Vibe Images / Shutterstock.com

Os painéis solares são os principais componentes dos sistemas fotovoltaicos. De maneira geral outros elementos que compõem um sistema fotovoltaico são: baterias, controlador de carga e inversor. As principais aplicações de um sistema fotovoltaico são:

  • Sistemas isolados: são aqueles que não estão conectados com a rede de distribuição de eletricidade. Geralmente utilizam um sistema de armazenamento de energia (baterias) para ser utilizada nos períodos sem sol. Podem ser utilizados para suprir uma única residência ou em minirredes para atender pequenas comunidades;
  • Sistemas híbridos: nesse caso o sistema fotovoltaico trabalha em conjunto com outro sistema de geração de energia, como o eólico ou qualquer outro, por isso é um sistema mais complexo;
  • Sistemas conectados à rede: estão ligados às redes de distribuição de energia, de modo que a energia produzida é injetada na rede elétrica das concessionárias. Geralmente não utilizam sistemas de armazenamento, quando ocorre um excedente de energia gerada, a mesma é "armazenada" na rede elétrica.

Energia fototérmica

A conversão fototérmica é a utilização da radiação solar para aquecer um determinado material, geralmente um fluido (líquido ou gasoso). Esse tipo de energia é amplamente utilizado no aquecimento de água para uso residencial, mas pode ser aplicado também no aquecimento de gases para a secagem de grãos. O equipamento mais difundido para o uso da energia fototérmica é o coletor solar, que capta a energia proveniente da radiação solar e a transfere para o fluido, mantido em um reservatório termicamente isolado, chamado de boiler, até seu uso final.

Energia solar fototérmica. Foto: Manuela Fiebig / Shutterstock.com

Existem diversos tipos de coletores, que podem ser classificados como coletores planos ou coletores concentradores. Os coletores planos são aplicados para o aquecimento da água e podem ser utilizados em diversos setores (residencial, industrial, agropecuário). Os coletores concentradores possuem um sistema de ampliação da quantidade de raios que atingirão a placa de absorção, obtendo temperaturas maiores que as obtidas com os coletores planos. São utilizados em aplicações industriais que envolvem a secagem de grãos e a produção de vapor.

Referências:

Almeida, E. et al. Energia Solar Fotovoltaica: Revisão Bibliográfica, Belo Horizonte. 2015. Disponível em: <http://www.fumec.br/revistas/eol/article/download/3574/1911>.

CRESESB. Energia Solar e Princípios e Aplicações. CEPEL, 2006. Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/download/tutorial/tutorial_solar_2006.pdf>.