Info Icon Ajuda Help Icon Ajuda
Física

Usina Solar

Leonardo Rafael Pires
Publicado por Leonardo Rafael Pires
Última atualização: 22/9/2019

Introdução

Das fontes de energia, como biomassa, eólica, combustíveis fósseis, quase todas são consideradas fontes indiretas de energia solar, isto é, antes mesmo delas serem utilizadas como fonte de energia, o sol fornece energia para a sua produção, seja pela energia para realizar fotossíntese ou pelo gradiente de temperatura ocasionando o movimento das massas de ar. 

Então porque não utilizar diretamente a energia do sol transformando-a em energia elétrica?

Uma usina solar é o sistema de geração de energia que transforma diretamente a energia disponível do sol em energia elétrica ou energia térmica.

Radiação Solar

radiação solar incidente na superfície terrestre sofre interferência de muitas variáveis, como a latitude local ou as condições climáticas: umidade relativa do ar, nebulosidade etc.

Obs.: latitude local é a posição do planeta descrita no tempo  a inclinação da terra com relação seu eixo de rotação e sua posição com relação a elipse em torno do sol.

Desse modo, o período de visibilidade do sol varia ao longo do ano e ao longo do dia, assumindo variações muito intensas próximas a regiões polares. Em contrapartida, nas regiões próximas ao Equador e durante os equinócios há uma maior estabilidade de incidência solar.

Formas de aproveitamento da energia solar

Há basicamente dois tipos de conceitos utilizados na usina solar para a transformação direta de energia: o aproveitamento térmico da energia solar ou a conversão dos efeitos da radiação em energia elétrica por painéis fotovoltaicos.

Aproveitamento Térmico

O aproveitamento térmico em uma usina solar é utilizado para aquecer fluidos utilizando concentradores ou coletores de radiação, esses fluidos aquecidos podem ser utilizados para aplicações de aquecimento como em hotéis, hospitais, shoppings entre outras aplicações, ou para geração de energia elétrica pela circulação do fluido através de turbinas, onde o fluxo de massa aquecido move o eixo da turbina onde está acoplado um gerador de energia elétrica por indução eletromagnética.

  • Um coletor solar é utilizado para aquecimento de água. O calor atravessa uma cobertura de vidro e, de forma semelhante a uma estufa, a energia térmica é mantida nesse coletor.
  • Um concentrador solar é utilizado para alcançar temperaturas maiores. Seu princípio de funcionamento consiste em captar a radiação solar em uma área grande e transferi-la para uma área relativamente menor, concentrando a energia solar através de superfícies refletoras como espelhos parabólicos ou espelhos esféricos.

Painéis fotovoltaicos 

Os painéis fotovoltaicos são compostos por células fotovoltaicas que criam uma diferença de potencial quando são expostas à radiação eletromagnética, como a luz solar, convertendo a energia solar em energia elétrica, utilizando o efeito fotoelétrico como princípio de funcionamento.

A energia elétrica pode ser armazenada em baterias na usina solar para a sua posterior distribuição.

O principal entrave atual da tecnologia são os altos preços das células fotovoltaicas das usinas solares associadas a uma baixa eficiência (em torno de 25%). Seu custo se encontra em torno de 5 a 15 vezes maiores que de uma usina termoelétrica a gás natural operando em ciclo combinado. 

Energia Solar no Brasil

No Brasil, a usina solar é mais explorada em pequenos projetos. principalmente por meio de sistemas fotovoltaicos. Esses projetos recebem incentivos de algumas instituições para o aproveitamento de fonte de energia renováveis.

Como as principais regiões do Brasil encontram-se distantes da linha do Equador, é preciso de estratégias para o aproveitamento da energia solar, uma vez que ao longo desse território há variações da incidência solar.

Uma dessas estratégias é ajustar a posição do painel solar de acordo com a latitude local e o período do ano.

Impactos Ambientais    

O principal impacto ambiental da usina solar está relacionado com a sua baixa eficiência, o que leva a necessidade da ocupação de grandes áreas para suprir as demandas energéticas.

As ocupações dessas áreas podem alterar a paisagem natural e causar perdas de habitats. Quando comparada a outros sistemas de geração como as usinas hidroelétrica,s possui um impacto ambiental muito menor, visto que a hidrelétrica necessita de uma grande área alagada para sua operação.


Exercícios

Exercício 1
(ENEM/2017)

A energia solar vai abastecer parte da demanda de energia do campus de uma universidade brasileira. A instalação de painéis solares na área dos estacionamentos e na cobertura do hospital pediátrico será aproveitada nas instalações universitárias e também ligada na rede da companhia elétrica distribuidora de energia.
O projeto inclui 100 m2 de painéis solares que ficarão instalados nos estacionamentos, produzindo energia elétrica e proporcionando sombra para os carros. Sobre o hospital pediátrico serão colocados aproximadamente 300 m2 de painéis, sendo 100 m2 para gerar energia elétrica utilizada no campus, e 200 m2para geração de energia térmica, produzindo aquecimento de água utilizada nas caldeiras do hospital.
Suponha que cada metro quadrado de painel solar para energia elétrica gere uma economia de 1 kWh por dia e cada metro quadrado produzindo energia térmica permita economizar 0,7 kWh por dia para a universidade. Em uma segunda fase do projeto, será aumentada em 75% a área coberta pelos painéis solares que geram energia elétrica. Nessa fase também deverá ser ampliada a área de cobertura com painéis para geração de energia térmica.

Disponível em: http://agenciabrasil.ebc.com.br. Acesso em: 30 out. 2013 (adaptado).

Para se obter o dobro da quantidade de energia economizada diariamente, em relação à primeira fase, a área total dos painéis que geram energia térmica, em metro quadrado, deverá ter o valor mais próximo de:

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

Inscreva-se abaixo e receba novidades sobre o Enem, Sisu, Prouni e Fies:

Carregando...