Energia Solar

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Castelinho.com Lajeado, 19 de novembro de 2010 Física: Energia Solar A Energia Solar é a captação de energia luminosa (energia térmica) vinda do Sol, e depois transformada em forma utilizável pelo homem, como aquecimento de água, energia elétrica ou mecânica. O Sol é uma fonte de energia renovável. O aproveitamento desta energia, tanto como fonte de calor, quanto de luz, é uma das alternativas para beneficiar pessoas que vivem em áreas afastadas e não eletrificadas e ao mesmo tempo sem prejudicar o sistema ambiental. Veja também: - História e situação atual da energia; - Capacidade de produção e Maiores produtores; - Como funciona desde a planta até a produção de energia; - Impactos ambientais; - Aspectos positivos; - Aspectos negativos; - Razões econômicas que podem indicar a escolha na construção de uma usina; - Uso da Energia Solar no Brasil; - Conclusão; - Bibliografia. Professora Orientadora: Juliana Guaragni

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História Está comprovado, através de achados históricos dos arqueólogos, que já no século 7 a.C utilizavam-se simples lentes de vidro para concentrar a luz do sol e desta forma queimar pequenos pedaços de madeira e assim obter fogo. Voltar Próximo

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No século XVII foi testado o primeiro coletor solar (Horácio de Saussure, Suíço, 1767), atingindo temperaturas superior ao ponto de ebulição da água (101ºC). Voltar Próximo Página Inicial

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A aplicação da energia solar para produção de energia mecânica, se realizou no período posterior da Revolução industrial, e em meados do século passado vários motores solares foram desenvolvidos por Augusto Mouchot (Francês, atuação entre 1864/1878). A mesma época outros pesquisadores na Europa como também nos Estados Unidos realizaram experiências no campo solar basicamente em aquecimento d’água e motorização. Voltar Próximo Página Inicial

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Um importante  desenvolvimento foi obtido pelo invento de Greeley Abbot, astrofísico americano em 1936, de uma caldeira solar. A indústria começou nos inícios dos anos 20 alcançando seu auge até as vésperas da II Guerra Mundial. Este crescimento veio declinando até meados dos anos 50 quando o baixo custo do gás natural do petróleo o tornou principal meio de aquecimento dos lares Norte-americanos. O mundo permaneceu indiferente sobre as possibilidades da energia solar até a crise do petróleo dos anos 70. Hoje em dia pessoas usam a energia solar para aquecimento interno, de água e para gerar eletricidade para as mais diversas finalidades. Voltar Próximo Página Inicial

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Quanto a geração de eletricidade pelo efeito Fotovoltaico, ou seja a transformação da luz em energia elétrica, é conhecido desde 1839 em experiências realizadas por Becquerel, teve uma evolução lenta e somente em 1941 é fabricada a primeira fotocélula de silício monocristalino, sendo aperfeiçoada ao longo do tempo. Neste momento, não havia demanda por tal tecnologia que gerava pouca quantidade de energia e era muita cara. Voltar Próximo Página Inicial

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E, no final da década de 50, quando se iniciaram os programas espaciais, marcam uma nova aplicação da energia solar que praticamente não encontra concorrentes, e também onde altos custos dos painéis Fotovoltáicos não impediam sua utilização. Assim sendo, a partir dos anos 60 em diante as naves e satélites espaciais proporcionaram um desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica, melhorando-a quanto ao rendimento, forma de fabricação e menores custos. Voltar Próximo Página Inicial

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Hoje, existem três tipos de processos de utilização de energia solar. São eles: o Térmico, Fotovoltaico e Químico. No processo Térmico temos o aproveitamento em baixa, média e alta temperatura. No processo Fotovoltaico parte do princípio que determinados materiais são sensíveis a luz, transformando-a em eletricidade. Finalmente no processo fotoquímico é o que ocorre na natureza com a maioria dos vegetais, a Fotossíntese. Quanto a Fotossíntese, é importante destacar que é a base da cadeia alimentar dos seres vivos, sendo portanto elemento primário  no estudo da energia da Biomassa, que também é uma fonte renovável de energia com grandes perspectivas de aplicação em grande escala. Voltar Próximo Página Inicial

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Atualmente, os sistemas de produção de energia solar têm um custo proporcional quase nulo. Uma vez efetuada a instalação do equipamento, a energia é produzida pelo Sol, o que não custa nada. Energia Solar na atualidade Porém, é preciso ter em conta os custos de investimento e de manutenção dos aparelhos. Uma vez a instalação realizada, a manutenção é muito pouco dispendiosa e permite fazer economias substanciais de combustíveis fósseis ou de eletricidade. Voltar Próximo Página Inicial

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Diretos: Significa que há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem.  Existem métodos de captura de energia solar que são classificados em diretos e indiretos. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol. Indiretos: Significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável. Exemplo: A energia solar atinge uma célula fotovoltaica criando eletricidade. (A conversão a partir de células fotovoltaicas é classificada como direta, apesar de que a energia elétrica gerada precisará de nova conversão - em energia luminosa ou mecânica, por exemplo - para se fazer útil.) Voltar Próximo Página Inicial

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Existem também os Sistemas Ativos e os Passivos. Ativos: São sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos elétricos, mecânicos ou químicos para aumentar a efetividade da coleta. Sistemas indiretos são quase sempre também ativos. Passivos: São geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxos em convecção, que é tecnicamente uma conversão de calor em energia mecânica. Voltar Próximo Página Inicial

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Uso da Energia Solar no Brasil Devido às grandes vantagens que possui, não só econômicas, como ambientais, a energia solar - uma fonte limpa e inesgotável - se apresenta cada dia mais como a grande solução energética para o planeta.  Esta nova alternativa tem crescido significativamente durante os últimos anos, devido à crise do petróleo e das hidroelétricas. No Brasil, alguns Estados e municípios já possuem leis que obrigam a instalação de sistema de aquecimento de água por energia solar nas novas edificações destinadas às categorias de uso residencial e não-residencial. Voltar Próximo Página Inicial

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A primeira capital a aprovar uma lei solar foi Porto Alegre. Outras capitais, como Rio de Janeiro, Campo Grande, Belo Horizonte, Curitiba e Salvador já possuem projetos de lei semelhantes em andamento. “Hoje são 53 cidades e esperamos ver o Brasil inteiro fazendo políticas publicas para uso da energia solar nos próximos anos. Temos um potencial enorme para aproveitar esta fonte de energia e precisamos transitar para uma economia solar o mais rápido possível, de preferência em 10 anos (prazo máximo que especialistas apontam como prazo chave no combate ás perigosas mudanças climáticas)”, diz o diretor executivo do Departamento Nacional de Aquecimento Solar da Abrava (Associação Brasileira de Equipamentos de Refrigeração, Ar-condicionado, Ventilação e Aquecimento) e coordenador da Iniciativa Cidades Solares no Brasil, Carlos Faria. Com o intuito de difundir esta idéia, ensinar e tirar dúvidas sobre o uso de energia solar no País surgiu a iniciativa “Cidades Solares”, uma parceria entre a ONG socioambiental Vitae Civilis e a Diretoria Solar da Abrava. Voltar Próximo Página Inicial

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O conceito de Cidade Solar já é propagado no mundo inteiro e têm diversas iniciativas, que incluem incentivos financeiros, legislações, diretrizes e normas para a promoção do uso de tecnologias solares. O aumento do número de sistemas solares instalados tem como objetivos: aumentar a energia gerada por fontes renováveis, sustentáveis e descentralizadas; reduzir as emissões de carbono e as emissões de poluentes locais e diminuir a dependência das cidades de fontes de energia externas. Voltar Próximo Página Inicial

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Capacidade de produção e Maiores produtores Em 2004 a capacidade instalada mundial de energia solar era de 2,6 GW, cerca de 18% da capacidade instalada de Itaipu . Os principais países produtores, curiosamente, estão situados em latitudes médias e altas. O maior produtor mundial era o Japão (com 1,13 GW instalados), seguido da Alemanha (com 794 MWp) e Estados Unidos (365 MW). Voltar Próximo Página Inicial

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Usina Solar no espaço: Cientistas japoneses pretendem criar uma usina solar no espaço. Foi isso que os japoneses pensaram: a usina que eles pretendem construir teria potência de 1GW. Isso é suficiente para sustentar tipo 295 mil casas de Tokyo, além de ser uma bela alternativa pra queima de combustíveis fósseis (pelo jeito usinas hidrelétricas/eólicas tão em baixa ali…), que vão acabar daqui a algum tempo.  E os japas tão mesmo pensando no futuro: esperam que o projeto vire realidade daqui a 30 anos, sendo que 4 deles vão ser usados pra pesquisar uma maneira de transferir a energia da usina pra lá usando não cabos, mas microondas. Voltar Próximo Página Inicial

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Entrou em funcionamento em 27 de Março de 2007 a Central Solar Fotovoltaica de Serpa (CSFS), a maior unidade do gênero do Mundo. Fica situada na freguesia de Brinches , Alentejo , Portugal , numa das áreas de maior exposição solar da Europa . Tem capacidade instalada de 11 MW, suficiente para abastecer cerca de oito mil habitações. Muito mais ambicioso é o projeto australiano de uma central de 154 MW, capaz de satisfazer o consumo de 45 000 casas. Esta situar-se-á em Victoria e prevê-se que entre em funcionamento em 2013 , com o primeiro estágio pronto em 2010 . A redução de emissão de gases de estufa conseguida por esta fonte de energia limpa será de 400 000 toneladas por ano. Voltar Próximo Página Inicial

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Como funciona a Energia Solar Vamos usar o exemplo do aquecimento de água, para que todos consigam entender: Um coletor solar é montado no telhado ou no chão devidamente orientado e livre; Tem a mesma forma do descrito anteriormente, onde os raios solares penetram em seu interior convertendo em calor; Uma bomba faz circular a água dentro de uma tubulação inserida no interior do coletor onde a mesma pode ser aproveitada. (A água pode ser substituída por um fluido térmico). Voltar Próximo Página Inicial

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Existem dois tipos de coletores solares: Os coletores planos e os de concentração. Coletores planos: São mais simples e de fácil construção, consistindo-se de caixa de alumínio com tampa de vidro e fundo negro plano. Esta camada de cobertura negra pode utilizar o que chamamos de superfície seletiva especial de forma a maximizar a absorção da energia na faixa do infravermelho e minimizar sua emissão, aumentando o aproveitamento da energia térmica. Em outras palavras, são materiais especiais com alta absortância e baixa emissividade. Conforme observa-se, no coletor plano não há processos de intensificação dos raios solares. Voltar Próximo Página Inicial

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Coletores com concentração: terá uma ampliação da quantidade de raios que alcançarão o absorvedor, que é o elemento receptor de energia. Este absorvedor por sua vez pode também apresentar-se sob diversos formatos como cilíndrico (o mais comum), em forma de aleta, plano no fundo do coletor, entre outros. O absorvedor pode ter sua estrutura externa recoberta com uma camada seletiva ou não. Utilizando-se concentradores se conseguirá atingir temperaturas em muito superior a conseguida por coletores planos, sendo portanto de uso recomendável para certas aplicações industriais onde se busque temperaturas mais elevadas. Voltar Próximo Página Inicial

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Impactos ambientais A energia solar possui um impacto ambiental muito pequeno, pois vinda do Sol, ela é uma das energias renováveis menos poluentes. Ela não influi no efeito estufa e não precisa de turbinas ou geradores para a produção de energia elétrica. Por possuir essas vantagens, a Energia Solar é uma das mais aconselháveis, visando ter menos custo com manutenção e não prejudicar o meio ambiente. Voltar Próximo Página Inicial

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Aspectos positivos da Energia Solar A energia solar não polui, e a poluição decorrente da fabricação de equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável; As centrais necessitam de manutenção mínima; Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo em que seu custo vem caindo, tornando a energia solar uma solução economicamente viável; Voltar Próximo Página Inicial

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A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga enormes investimentos em linhas de transmissão; Em países tropicais como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. Voltar Próximo Página Inicial

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Aspectos negativos da Energia Solar Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do que a energia gerada por ele; Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia; Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia; Voltar Próximo Página Inicial

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As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da laranja); Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade; Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica além de que durante a noite não existe produção alguma; As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes. Voltar Próximo Página Inicial

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Razões econômicas que podem indicar a escolha na construção de uma Usina Solar O único grande gasto que se têm para efetuar a construção de uma Usina Solar, são com os painéis solares, que possuem as células fotovoltaicas nas placas. Porém, os demais custos como manutenção e a obtenção da energia são mínimos e/ou quase nulos. Para obter-se a energia, por exemplo, é necessário ter Sol e a energia vinda dele. Boilers são armazenadores térmicos para aquecimento solar de água Os armazenadores térmicos ou boilers solares SOLAREM têm acoplado um sistema auxiliar de aquecimento elétrico controlado por um termostato regulável. São fabricados com capacidades variadas visando atender instalações residenciais ou até mesmo grandes obras. Voltar Próximo Página Inicial

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Conclusão Por todas as informações apresentadas, concluímos que a Energia Solar deveria ser mais utilizada, já que o custo das placas solares está diminuindo, o custo de manutenção é mínimo e é uma energia que não prejudica o meio ambiente. O que deveria ser melhorado, são os armazenadores de energia que são importantes para a não falta dessa da mesma. Mas com um aperfeiçoamento, nos pontos a serem melhorados, daqui a alguns anos, certamente a Energia Solar vai estar muito mais viável do que agora e muito mais pessoas poderão adotar esse sistema de produção de energia. Voltar Próximo Página Inicial

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Bibliografia http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar http://ambientes.ambientebrasil.com.br/energia/energia_solar/aplicacoes_de_energia_solar.html?query=Energia+Solar http://www.guilhermebahia.hpg.ig.com.br/pagina2.htm http://turma1422.wordpress.com/category/uncategorized/ http://www.fc-solar.com/?page_id=2652 http://pt.shvoong.com/exact-sciences/earth-sciences/1639338-sistemas-produção-energia-solar/ http://www.agsolve.com.br/noticia.php?cod=898 http://ramirofrancisco.vilabol.uol.com.br/pag4.html http://www.slideshare.net/oriajcorrea/a-energia-solar-no-mundo-520461 http://www.techzine.com.br/arquivo/painel-solar-mais-barato-do-mundo-ja-esta-disponivel/ http://revistaescola.abril.com.br/ciencias/fundamentos/como-funciona-energia-solar-481584.shtml Voltar Página Inicial

Summary: Turma 208 - Castelinho 2010

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