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3.3 – Tecnologias de Aproveitamento
3.3.1 – Aproveitamentos Térmicos
Coletor solar: A radiação solar pode ser absorvida
por coletores solares, principalmente para aquecimento de água,
a temperaturas relativamente baixas (inferiores a 100ºC). O
uso dessa tecnologia ocorre predominantemente no setor residencial(2),
mas há demanda significativa e aplicações em
outros setores, como edifícios públicos e comerciais,
hospitais, restaurantes, hotéis e similares. Esse sistema
de aproveitamento térmico da energia solar, também
denominado aquecimento solar ativo, envolve o uso de um coletor
solar discreto. O coletor é instalado normalmente no teto
das residências e edificações. Devido à
baixa densidade da energia solar que incide sobre a superfície
terrestre, o atendimento de uma única residência pode
requerer a instalação de vários metros quadrados
de coletores. Para o suprimento de água quente de uma residência
típica (três ou quatro moradores), são necessários
cerca de 4 m2 de coletor. Um exemplo de coletor solar plano é
apresentado na Figura 3.3.
| FIGURA
3.3 |
Ilustração
de um sistema solar de aquecimento de água |
| Fonte: GREEN, M. A. et al. Solar celi efficiency tables: version
16. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Sydney,
v. 8, p. 377-384, 2000 (Adaptado). |
| FIGURA 3.4 |
Radiação solar
global diária - média anual típica (MJ/m2.dia) |
Fonte: ATLAS Solarímétrico do Brasil. Recife : Editora
Universitária da UFPE, 2000. (Adaptado).
| FIGURA 3.5 |
Radiação solar
global diária - média anual típica (Wh/m2.dia) |
Fonte: ATLAS de Irradiação Solar no Brasil. 1998. (Adaptado).
Concentrador solar: O aproveitamento da energia solar aplicado
a sistemas que requerem temperaturas mais elevadas ocorre por meio
de concentradores solares, cuja finalidade é captar a energia
solar incidente numa área relativamente grande e concentrá-la
numa área muito menor, de modo que a temperatura desta última
aumente substancialmente. A superfície refletora (espelho)
dos concentradores tem forma parabólica ou esférica,
de modo que os raios solares que nela incidem sejam refletidos para
uma superfície bem menor, denominada foco, onde se localiza
o material a ser aquecido. Os sistemas parabólicos de alta
concentração atingem temperaturas bastante elevadas(3)
e índices de eficiência que variam de 14% a 22% de
aproveitamento da energia solar incidente, podendo ser utilizada
para a geração de vapor e, conseqüentemente,
de energia elétrica. Contudo, a necessidade de focalizar
a luz solar sobre uma pequena área exige algum dispositivo
de orientação, acarretando custos adicionais ao sistema,
os quais tendem a ser minimizados em sistemas de grande porte. Entre
meados e final dos anos 1980, foram instalados nove sistemas parabólicos
no sul da Califórnia, EUA, com tamanhos que variam entre
14 MW e 80 MW, totalizando 354 MW de potência instalada (Figura
3.6). Trata-se de sistemas híbridos, os quais operam com
auxílio de gás natural, de modo a atender a demanda
em horários de baixa incidência solar. Os custos da
eletricidade gerada têm variado entre US$ 90 e US$ 280 por
megaWatt-hora. Recentes melhoramentos têm sido feitos, visando
a reduzir custos e aumentar a eficiência de conversão.
Em lugar de pesados espelhos de vidro, têm-se empregado folhas
circulares de filme plástico aluminizado (NREL, 2000).
| FIGURA
3.6 |
Sistema térmico de
geração solar de energia
elétrica (Califórnia – EUA) |
(2) Nos países
em que há maior uso da energia solar – Israel, Grécia,
Austrália e Japão –, cerca de 80% a 90% dos equipamentos
têm sido destinados ao uso doméstico (Everett, 1996).
(3) Um exemplo interessante
é o espelho parabólico de Odeillo, na França,
cuja temperatura chega a 3.800°C (Everet, 1996). |
