A História e o funcionamento das placas solares

Quando o assunto é geração de energia, tanto elétrica quanto térmica, uma fonte de energia que alia esses dois tipos são as placas solares. Antes de entender exatamente como funciona esse processo é importante conhecer a história por trás delas.

O uso da energia solar como fonte de energia foi, durante muito tempo, uma ideia bastante futurística, porém, ao longo do desenvolvimento da ciência nessa área, foi possível transformar essa ideia em realidade. Os primeiros registros dos humanos usando a energia do sol aconteceu no século VII a.C, onde usavam uma espécie de lupa como forma de concentrar os raios em um único ponto e gerar fogo (utilizado para acender fogueiras, preparar alimento, etc.). Mais para frente, já no século III a.C, os Gregos e Romanos refletiam a luz (por meio de escudos convexos polidos) para acender tochas sagradas que seriam usadas com objetivos religiosos. Devemos lembrar também o cerco de Siracusa e a heroica defesa graças ao gênio de Arquimedes com os espelhos flamejantes que queimaram as velas dos navios do comandante romano Marcello. Esses são alguns exemplos de como essa forma de energia já era usada há muito tempo.

Dando um salto para 1767, encontramos Horace Saussure, que foi a primeira pessoa a criar um protótipo do que seria um aquecedor solar. Esse fato aconteceu décadas antes de o efeito fotovoltaico ser descoberto, o qual só foi desenvolvido em 1839, pelo físico Edmond Becquerel. Um dos experimentos de Becquerel consistia em verificar se compostos fluorescentes de urânio poderiam marcar uma chapa fotográfica. Porém, após muitas tentativas de explicar o que acontecia, o cientista desistiu.

Em 1873, foi constatado, pelo engenheiro Willoughby Smit, que o selênio poderia atuar como um fotocondutor. Já em 1880, o bolômetro foi inventado; esse instrumento seria utilizado para medir a radiação eletromagnética incidente por meio da elevação de temperatura de materiais que tinham suas resistências elétricas dependentes dela. Finalmente, em 1883, o inventor Charles Fritts construiu a primeira célula fotovoltaica, com selênio revestido de ouro. Nesse experimento/invenção, foi possível gerar uma corrente constante e contínua, com uma conversão em torno de 1% de eficiência. Atualmente, o melhoramento dessa invenção já chegou a aproximadamente 20%, graças aos esforços e descobertas desses cientistas. Depois dessa retomada histórica partimos para o seu funcionamento. Antes de iniciar, é necessário entender que os painéis solares não são todos iguais quanto ao seu uso e processo de transformação. Existem três tipos de energia solar: a fotovoltaica, a térmica e a heliotérmica. A primeira produz energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico; a segunda gera energia térmica a fim de aquecer líquidos, e a última, assim como a anterior, retorna energia térmica, só que utiliza os vapores de líquidos para movimentar turbinas gerando eletricidade. O efeito fotovoltaico acontece em um célula que possui duas camadas semicondutoras: uma é dotada de cargas positivas enquanto a outra de cargas negativas, formando entre elas um campo elétrico. A luz solar incidente provoca uma liberação de elétrons que são orientados pelo campo elétrico, o qual gera uma corrente elétrica contínua. Essa corrente passa por um inversor solar que é capaz de transformá-la em corrente alternada, logo após pode ser distribuída pela casa e compartilhada com a rede elétrica comum. Segue uma esquematização de todo esse processo:

Nos casos em que o objetivo é a obtenção de energia térmica, as placas concentram o calor captado pela radiação solar e aquecem o líquido, como, por exemplo, a água, em tubulações próximas. Esse líquido aquecido é transportado para o acumulador solar (reservatório térmico) com o objetivo de manter a temperatura e dele é distribuído pela casa. Assim como representado no esquema abaixo:

No caso de energia heliotérmica as tubulações levam o vapor para movimentar turbinas de geração de energia, como demonstra a figura a seguir:

Diante de tudo isso, a energia solar se mostra uma fonte de energia renovável com diferentes utilidades, e caso seja aplicada em uma grande quantidade de casas, pode diminuir os custos das empresas provedoras de energia elétrica via hidrelétricas, reduzindo o impacto ambiental que essa e também outras fontes provocam.

REFERÊNCIAS: [1] “Como funciona a Energia Solar”, Portal Solar. Disponível em <https://www.portalsolar.com.br/como-funciona-energia-solar.html#ancora1> . Acesso em 15 de agosto de 2021.

[2] “Efeito fotovoltaico”, Strom Brasil. Disponível em <https://www.strombrasil.com.br/efeito-fotovoltaico/> . Acesso em 15 de agosto de 2021.

[3] “História e origem da Energia Solar”, Portal Solar. Disponível em <https://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-solar/historia-origem-da-energia-solar.html>. Acesso em 16 de agosto de 2021.

[4] “Origem da Energia Solar: uma Breve História do Sol como Fonte Energética do Mundo”, BlueSol. Disponível em <https://blog.bluesol.com.br/origem-da-energia-solar/>. Acesso em 16 de agosto de 2021.

[5] Energia heliotérmica (termo solar): O que é e como funciona? (portalsolar.com.br)