Glauco Duarte Diniz – como funciona energia solar fotovoltaica

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, de forma simples e bem óbvia, energia solar é a energia proveniente da luz e do calor do Sol. A intensidade dessa incidência depende de fatores como localização geográfica, hora do dia, a estação do ano e outros.

Como a Terra é redonda (e não plana, nem quadrada) e possui uma inclinação, o Sol atinge a superfície em diferentes ângulos. Quando os raios atingem verticalmente, a superfície recebe toda a energia possível. Quanto maior a inclinação, mais dispersos e difusos são os raios.

Quando passa pela atmosfera, a energia do Sol pode encontrar algumas barreiras e ser absorvida e refletida no meio do caminho, de modo que não chega 100% na superfície. Alguns exemplos de elementos que absorvem, dispersam ou refletem essa energia são: moléculas de ar, vapor de água, nuvens, poeira, poluentes, partículas provenientes de incêndios florestais e vulcões.

Certos comprimentos de onda que passam pela atmosfera chegam até a superfície terrestre e são essenciais para a manutenção da vida. Essa é a luz solar da qual podemos usufruir.

Como a energia solar é captada e convertida em energia elétrica?

Diferentemente de alguns tipos de energia renovável, a solar não têm turbinas girando (como a eólica ou a hidrelétrica). Nesse caso, são instalados painéis fotovoltaicos que convertem a energia solar em eletricidade.

Os painéis responsáveis pela conversão de energia solar em elétrica são compostos por células solares feitas de materiais semicondutores (como o silício). A luz solar (na forma de fótons), incide sobre os átomos da placa e provoca o deslocamento de elétrons, o que gera uma corrente elétrica. Um inversor converte a corrente contínua em corrente alternada.

Em alguns sistemas, a corrente contínua passa direto para o inversor e alimenta a residência/empresa. O excedente é liberado na rede elétrica convencional, gerando um crédito na conta de energia. Ainda, a residência também utiliza energia da rede elétrica convencional quando a solar não é suficiente (durante a noite, por exemplo).

Em outros sistemas, a corrente contínua pode ser armazenada em uma bateria antes de passar pelo inversor, de modo que é utilizada de acordo com a demanda da residência/empresa. Nesses casos, essa energia armazenada pode ser usada em momentos em que a conversão pelos painéis é baixa e a dependência da rede elétrica convencional pode ser menor.

Apesar de ter se popularizado nos últimos anos, esse efeito fotovoltaico foi descoberto por Alexandre Edmond Becquerel no século 19. Há quem diga que foi por Heinrich R. Hertz, um físico alemão (com um sobrenome que nós, engenheiros/futuros engenheiros conhecemos bem), mas Hertz observou o efeito fotoelétrico e não o fotovoltaico.

Enquanto o efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por um material exposto à radiação eletromagnética, o efeito fotovoltaico consiste na criação de corrente elétrica após sua exposição à radiação eletromagnética. São muito parecidos e estão relacionados, mas são diferentes.

A boa notícia é que não é preciso ter sol para você ter energia solar em casa. Ela funciona mesmo em dias nublados ou chuvosos. Claro que é preciso considerar alguns fatores antes de querer subir no telhado e instalar sua placa solar, é necessário ter um projeto bem elaborado.

O crescimento da energia solar fotovoltaica nos últimos anos

Felizmente, a energia solar está cada vez mais acessível. Tanto que houve um grande crescimento nos últimos anos. Segundo o Portal Solar, 2017 foi um ano de crescimento impressionante para a energia solar. Nesse mesmo ano, houve um equilíbrio entre instalações de grande porte (que são usinas solares que fazem a distribuição) e geração distribuída (sistemas instalados em casas e empresas).

Por ainda não usamos todo o potencial de energia solar?

Se pararmos para pensar, o Sol incide sobre uma grande área do planeta e basta instalar o painel solar para que possamos utilizar essa energia. Além disso, é uma energia tão versátil que compensa ter usinas e instalações pequenas (em casas/empresas). Por que, então, não aproveitamos esse potencial ao máximo?

Se aproveitássemos grande parte dos telhados brasileiros, por exemplo, onde o Sol incide fortemente em grande parte do território (forte até demais para o gosto de alguns), imagine quanta energia poderíamos captar. Há quem diga que é caro, mas há muitos programas de financiamento que mostram que o valor economizado realmente compensa o valor investido. Ainda, o dinheiro economizado poderia ser investido em outros recursos e o bolso agradece (e o planeta também).

Países como Alemanha, China, Japão e Estados Unidos estão a frente do mercado crescente de energia solar fotovoltaica. Inclusive, essa energia já é a terceira renovável mais importante em nível de capacidade instalada (perdendo apenas para hidráulica e eólica).

No Brasil, somos largamente dependentes da energia proveniente de hidrelétricas. Apesar de ser renovável, sabemos que existes diversos problemas associados a ela e um deles é o fato de que, se não há água suficiente, logo ficamos sem energia. Para um país que passou por uma severa crise hídrica há poucos anos e que tem regiões ainda em crise, sabemos que depender somente da água para gerar energia pode ser arriscado. Isso sem contar os impactos ambientais e sociais dessas usinas.

Por aqui, há um cinturão solar que tem uma imensa capacidade de aproveitamento para energia solar fotovoltaica (veja no mapa solar abaixo). O que falta para começarmos a aproveitá-lo ao máximo?

Antes de tudo, precisamos quebrar alguns mitos que agem como empecilho para quem quer instalar energia solar. Ao longo dos próximos meses, responderemos aqui no Engenharia 360 sobre diversos fatores ligados à energia solar, como quanto custa, como instalar, como saber se é possível instalar, como financiar energia solar, etc. Fique ligado e acompanhe nossas publicações e nossas redes sociais.