O recurso energético

A Energia Solar Fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz.

O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5 x 1018 kWh de energia. Trata-se de um valor considerável, correspondendo a 10000 vezes o consumo mundial de energia neste período. Este fato vem indicar que, além de ser responsável pela manutenção da vida na Terra, a radiação solar constitui-se numa inesgotável fonte energética, havendo um enorme potencial de utilização por meio de sistemas de captação e conversão em outra forma de energia (térmica, elétrica, etc.).

Componentes do sistema

Células fotovoltaicas: unidade fundamental do processo de conversão de energia luminosa, proveniente do sol ou de outra fonte de luz, em energia elétrica. São componentes optoeletrônicos que convertem diretamente a radiação solar em eletricidade. São basicamente constituídas de materiais semicondutores, sendo o silício o mais empregado.

A primeira geração fotovoltáica é feita de uma camada única e de grande superfície p-n díodo de junção, capaz de gerar energia elétrica utilizável a partir dos conprimentos de onda da luz solar. Essa primeira geração ainda é a tecnologia dominante na produção comercial, representando mais de 86% do mercado. A segunda geração de materiais fotovoltáicos baseia-se no uso de películas finas de depósitos de semi-condutores. A vantagem da utilização destas películas é a de reduzir a quantidade de materiais necessária para a sua produção, bem como de custos. Atualmente (2006), existem diferentes tecnologias e materiais semicondutores sendo pesquisados ou já sendo produzidos em grande escala, como o silício amorfo, silício poli-cristalino ou micro-cristalino, telurido de cádmio, copper indium selenide/sulfide.

Imagem: Corte transversal de uma célula fotovoltaica

Aplicações

As aplicações da energia solar podem ser divididas em duas modalidades principais: térmicas e fotovoltaicas.

Na área urbana, as aplicações térmicas podem representar uma boa economia de energia elétrica para o consumidor final, ao passo que a fotovoltaica pode servir para evitar o apagão, funcionando como fonte de energia elétrica emergencial, concorrendo, neste caso, com os geradores portáteis. A energia solar fotovoltaica já é viável em diversas aplicações, mas, como sistema autônomo para uso doméstico, não consegue competir com o preço da energia elétrica das concessionárias via rede pública de distribuição, devido, principalmente ao alto investimento inicial requerido e custo de manutenção do sistema de armazenamento. Mas, aqui é importante salientar, que, neste caso, o usuário deixa de ser mero consumidor, passando a ser um autoprodutor de energia elétrica.

Ainda que a tecnologia atual não responda satisfatoriamente à alta demanda de energia característica dos tempos de hoje (muitos eletrodomésticos e eletrônicos sendo usados constantemente), adaptam-se bem a pequenas e médias estruturas. De fato, em zonas fora do alcance da energia elétrica tradicional, as tecnologias de energia solar tem sido uma das, senão a única, alternativa existente.

Aplicações de energia térmica:
- Água Quente Sanitária (AQS) para uso doméstico, hospitais, hotéis, etc -  temperatura inferiores a 60ºC, com períodos mínimos de utilização do equipamento solar entre oito e dez meses por ano;
- Aquecimento de piscinas - dependendo do tipo e finalidade da piscina, os valores da temperatura de utilização variam entre 25-35ºC, sendo possível a aplicação em piscinas de utilização anual ou sazonal (verão);
- Aquecimento ambiente - é possível a utilização da energia solar para o aquecimento ambiente de forma ativa dos edifícios, no entanto esta aplicação está limitada pela utilização em apenas 3 a 4 meses por ano, sendo assim economicamente menos interessante;
- Arrefecimento ambiente - é possível produzir frio combinando energia solar com máquinas de absorção ou sistemas híbridos (solar-gás), que operam a temperaturas na ordem dos 80 ºC (máquinas de Brometo de Lítio), ou 120 ºC (máquinas de Amônia/H2O), o que, combinado com o aquecimento ambiente no inverno, tornam estas aplicações muito interessantes, quer do ponto de vista ambiental com a redução de consumo de energia primária, quer do ponto de vista econômico, com a rentabilização total do sistema;
- Produção de água a elevadas temperaturas destinada a uso industrial - temperaturas superiores a 80 ºC e 100 ºC (água saturada ou vapor), com aplicações industriais diretas, de pré-aquecimento de água de processo ou vapor para produção de energia elétrica (temperaturas de superiores a 450 ºC).

Aplicações de energia fotovoltaica:
- eletrificação remota: atualmente uma das principais aplicações da energia fotovoltaica é a possibilidade de fornecer energia elétrica a lugares remotos, onde os custos da montagem de linhas elétricas é superior ao sistema fotovoltaico, ou existe a impossibilidade deste tipo de fornecimento;
- sistemas autônomos - bombagem de água para irrigação, sinalização, alimentação de sistemas de telecomunicação, etc.;
- aplicação de micro-potência: relógios, maquinas de calcular, etc.;
- integração em edifícios - a integração de módulos fotovoltaicos na envolvente dos edifícios (paredes e telhados) é uma aplicação recente, podendo representar reduções de custos construtivos e energéticos;
- veículos - outra aplicação, ainda em fase de investigação, é a de automóveis providos de células fotovoltaicas.

Fontes:
http://www.cresesb.cepel.br
http://www.aondevamos.eng.br/textos/texto05.htm
http://www.energiasrenovaveis.com