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O uso do sol além dos painéis solares: solar térmico

Diariamente, somos atingidos por uma grande fonte de energia, gratuita e inesgotável: o sol.


Apenas para contextualizar a grandeza do nosso astro, a energia solar emitida para a Terra em um ano, é capaz de suprir com facilidade o consumo elétrico do planeta no mesmo período, mas infelizmente não aproveitamos nem metade disso.


Para provar isso, utilizamos um cálculo:


O Sol gera 3,8 x 1026 Joules de energia por segundo; Apenas 1,8 x 1017 Joules chegam até o planeta;


Segundo dados de 2018, a população mundial consome cerca de 6 x 1020 Joules por ano;


Ou seja, em menos de uma hora, a Terra recebe a quantidade necessária para um ano de consumo, o que infelizmente não é aproveitado.


Curioso, né?


Existem várias maneiras de aproveitar essa energia, mas as mais comuns são por meio de Sistema Solar Fotovoltaico e Sistema Solar Térmico, sendo o segundo o que iremos explicar hoje!


Solar térmica


A Energia Solar Térmica é comumente utilizada em residências e hotéis com a finalidade de aquecer a água de chuveiros e piscinas de forma econômica e sustentável, tendo em vista que esses processos demandam uma grande quantidade de energia elétrica.


como funciona?


Os sistemas de energia solar térmica são equipados com o chamado Coletor Solar Térmico, que pode ser classificado em concentrador e não concentrador.


Esse componente tem o objetivo de absorver a radiação solar em forma de energia térmica (calor) e armazená-la para seu uso.


O coletor solar pode reduzir em até 40% o valor da sua conta de luz!


não concentradores

Mais utilizados em meios residenciais e comerciais, esses tipos de coletores são capazes de aquecer a água a temperaturas de 30°C até 100°C.


Podem ser divididos em duas categorias: coletor solar plano e coletor solar tubular à vácuo.

plano

No solar plano, um painel aplanado recebe o calor da radiação do Sol e o transfere para a água, fazendo com que ela fique aquecida.


Essa água então, é armazenada num reservatório térmico que já possui água não aquecida, fazendo com que a água quente, que é menos densa que a fria, fique na superfície do armazenamento e assim possa ser usada, gerando um ciclo de aquecimento.



Tubular à vácuo


O funcionamento do coletor tubular à vácuo é bem parecido com o solar plano. Ele é formado por tubos de vidro que receptam a radiação e aquecem a água transferindo o calor.


Nesse sistema, o isolamento térmico é realizado à vácuo graças a ausência de ar entre os tubos internos e externos do coletor, diferente do outro tipo que possui o isolamento feito com fibras de lã ou vidro, o que é menos eficaz.


O restante do processo ocorre da mesma forma.











Concentradores


Para temperaturas mais elevadas, principalmente em meios industriais, os tipos de coletores mais indicados são os concentradores solares. São comumente utilizados na geração de energia elétrica em usinas.


Essa categoria pode ser dividida em 4 tipos de tecnologias: Cilíndricos parabólicos, Disco Parabólico, Fresnel e Heliostato (torre).


Cilíndricos Parabólicos


Esses coletores possuem fileiras de espelhos em forma de cilindro que refletem e direcionam a radiação para um foco central, onde há um receptor em forma de tubo que absorve o calor por processos termodinâmicos graças ao fluido que passa por ele. Esse fluido atinge cerca e 400°C.



Disco Parabólico


Pela sua alta concentração pontual e o seu sistema de rastreamento, o disco parabólico é o coletor mais eficiente.


Ele atinge temperatura de 100°C a 1500°C e rastreia o sol em dois eixos, fazendo com que fique apontado para a radiação desde o nascer até o pôr do sol.


Ele opera da seguinte forma: a radiação incide sobre o disco e é voltada ao ponto foco da parábola, onde aquece o fluido circulante.


Assim, esse calor pode ser transportado através de tubos para um sistema central ou pode ser transformado em eletricidade por um gerador acoplado no receptor, sendo a segunda opção a mais comum.



Refletor Linear Fresnel

Eles são formados por um conjunto de tiras espelhadas planas e lineares.


Eles podem ter dois esquemas de montagem: alinhados em forma de parábola ou tiras espelhadas em série espalhadas no plano refletindo a luz num receptor linear numa torre, como na imagem.


Na geração de energia elétrica, o calor armazenado pelo coletor é capaz de aquecer a água até que entre em ebulição e dê funcionamento para um motor à vapor.


Essa tecnologia ainda não está totalmente amadurecida e por isso é menos usada que as demais.


Heliostato (torre de concentração)


Esse sistema é constituído por uma série de espelhos planos levemente angulados que rastreiam o sol em dois eixos, e assim refletem os raios solares em direção de um receptor central localizado em uma torre de concentração.


Um heliostato é formado por quatro espelhos instalados na mesma torre, com área refletora total de 50 a 150m².


Assim como nos outros sistemas, o calor absorvido no receptor é transferido por um fluido que pode ser armazenado ou utilizado em sequência.


Uma das vantagens dos heliostatos e dos discos é a capacidade de concentrar a luz solar num único receptor, diminuindo a perca de energia térmica, o que possibilita atingir altas temperaturas.




Solar Térmico na indústria


O Solar Térmico pode atender a uma grande demanda nas indústrias.


Segundo pesquisas, nas economias desenvolvidas esse sistema fornece cerca de metade desse tipo de consumo com água quente e vapor.


Dentro dos processos industriais onde a aplicação de sistemas solares térmicos é mais apropriada encontram-se processos de lavagem, secagem, evaporação e destilação, branqueamento, pasteurização, esterilização, cozimento, etc.


Também não se pode omitir outras formas de produção de calor, que variam desde caldeiras, geradores de ar quentes, fornos e sistemas de cogeração.


Cita-se também climatização de edifícios e aquecimento de águas sanitárias, onde atualmente já é habitual a utilização desta tecnologia.


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Solar Térmico na agricultura


A energia solar também pode ser uma fonte crucial para o meio agrícola, tanto para a produção quanto ao processamento.


Entres as aplicações, usamos como exemplo a secagem, o aquecimento e o resfriamento.


Normalmente, o processo que mais consome energia é também um dos mais importantes, a refrigeração.


O resfriamento por energia solar é uma oportunidade única de economia e energia limpa, principalmente em áreas rurais com pouco acesso à rede elétrica.


Cuidados com o Coletor


Os aquecedores solares costumam ter longa durabilidade — que varia entre 15 e 20 anos. Para alcançar essa vida útil e manter o rendimento, no entanto, é necessário cuidar bem dos equipamentos. Algumas recomendações são:​


  • lave os vidros dos coletores pelo menos duas vezes ao ano. Esta limpeza deve ser feita em um horário onde os coletores estejam mais frios, como por exemplo, no início da manhã;


  • drene a água do sistema no mínimo uma vez por ano para eliminar as impurezas acumuladas na tubulação.

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