Aplicações de Energia Solar

A energia solar radiada pode ser usada direta ou indiretamente, para todas as nossas necessidades diárias de energia, incluindo aquecimento, refrigeração, iluminação, energia elétrica, transporte e limpeza no mesmo ambiente.

Muitas destas aplicações de uso já possuem custos competitivos com fontes de energia convencionais, como por exemplo, a geração de eletricidade fotovoltaica (PV) em lugares remotos, vem substituindo a utilização de geradores a diesel. Algumas aplicações como a energia fotovoltaica e o aquecimento solar são mais conhecidos e populares, enquanto outros, como a descontaminação solar de águas contaminadas destilação solar são menos difundidas.

(imagem: Cosmotown Kiyomino SAIZ, um complexo de 79 casas, fornecendo 3kW de geração de energia fotovoltaica para cada casa)

Aquecimento solar de água é a tecnologia de utilização de energia solar mais desenvolvida e quando analisada sua vida útil, seus custos são considerados muito econômicos. Entretanto os custos de investimento inicial dos aquecedores solares de água são na maioria das vezes mais elevados aos dos aquecedores de água elétricos. Portanto a maioria das pessoas opta por aquecedores, chuveiros elétricos. Em muitos países os governos adotaram políticas e mecanismos de financiamento que torna mais fácil para os consumidores a aquisição de aquecedores solares de água. Por esse motivo utilização de aquecedores solares de água vem crescendo mundialmente a uma taxa de 20% por ano. Na China esse crescimento foi ainda maior, cerca de 27% ao ano.

A utilização de aquecimento solar de água pode ter um grande impacto na redução do pico de consumo de eletricidade e conseqüentemente nas emissões de gases do efeito estufa. Por exemplo, se todos os aquecedores de água nos Estados Unidos (cerca de 100 milhões) fossem substituídos por aquecedores solares de água, isto reduziria cerca de 100GW no pico de consumo de eletricidade.

Calor Solar em Processos Industriais (SIPH - Solar Industrial Process Heat, em inglês) é uma aplicação ideal para energia solar. De fato 30-50% da energia térmica usada nos processos industriais é inferior a 250°C, temperatura que pode ser facilmente fornecida por coletores solares de baixa e média temperatura. Conseqüentemente esta aplicação de energia solar tende a crescer com o constante aumento do preço dos combustíveis fósseis.

Nos países industrializados, 35-40% do total de consumo primário é usado em edifícios. Entretanto, se a energia utilizada para construir materiais e infra-estrutura para atender os edifícios por considerada, a parte representante dos edifícios no consumo de energia pode ser cerca de 50%. Na Europa 30% do consumo de energia é apenas para aquecimento de ambientes internos e água, valor este que representa 75% do consumo total de energia por edifícios.

Tecnologias solares podem trazer uma contribuição especial para o orçamento de energia dos edifícios modernos e conseqüentemente no consumo de energia mundial. Edifícios podem ser os maiores coletores de energia solar e conseqüentemente o consumo de aparelhos elétricos, eletrônicos (lâmpadas, frigoríficos, máquinas de lavar roupa, etc.) aliados a modelos inovadores de consumo de energia, pode reduzir a demanda por eletricidade e aumentar a importância de energia fotovoltaica no orçamento energético. Desenhos de prédios que utilizam energia solar passiva podem reduzir o consumo convencional de energia em até 75%e a energia fotovoltaica pode fornecer o resto. Tais projetos usam conhecimentos da posição do sol permitindo que a luz solar incida sobre o edifício, aquecendo o mesmo ou então para sombrear o edifício, permitindo resfriamento, empregando assim a ventilação e o clareamento natural. Assim, há uma tendência integrando energia solar passiva juntamente com projetos fotovoltaicos para edifícios (Building Integrated Photovoltaics designs –BIPV, em inglês). Nestes projetos os painéis fotovoltaicos substituem alguns outros componentes do edifício como, por exemplo, área do telhado, painéis de parede, ou venezianas de janelas, etc. Os fabricantes de painéis fotovoltaicos estão desenvolvendo padrões muito atraentes de cores e desenhos de painéis e arquitetos estão integrando-os em edifícios, tornando a aparência ainda mais interessante. Figura mostra que um exemplo de um sistema de painéis fotovoltaicos integrado ao edifício.

 

Mundialmente cerca de 8 a 10 milhões de novos edifícios são construídos todos os anos, a maioria nos países em desenvolvimento. Grandes áreas destes países não têm acesso a eletricidade, isto torna a energia solar fotovoltaica uma alternativa atraente. Mesmo que apenas uma pequena fração destes edifícios fossem alimentados por energia solar, as implicações na industria de energia solar e matriz energética poderiam ser enormes, não apenas a partir do ponto de vista tecnológico, mas também do ponto de vista cultural. Seria um fator de contribuição para mudar a forma de como as pessoas pensam sobre fontes de energias convencionais e energia solar.

Mesmo que aplicações de energia solar em edifícios possam ser econômicas, estas podem não ocorrer sem a intervenção de políticas públicas adequadas. Novas regulamentações e a elaboração de normativas sobre medidas de economia de energia e integração de tecnologias de energia eficientes e solares em edifícios serão necessárias para acelerar a implantação e o desenvolvimento da energia solar. Essa intervenção de políticas públicas foi o segredo por trás de vários exemplos de sucesso na utilização de placas solares coletoras. Por exemplo, a legislação em Israel exigindo que cada novo edifício com menos de 27m de altura tenha um sistema solar térmico em seu telhado. Legislações semelhantes adaptadas ao longo dos últimos anos por um número de pequenas e grandes cidades em outros países estimularam um crescimento significativo das instalações térmicas solares.

Esta abordagem pode ser entendida blocos, conjuntos de edifícios e até mesmo cidades inteiras, como no exemplo mostrado na abaixo. Esta foto representa Cosmotown Kiyomino SAIZ, um complexo de 79 casas construídas pela empresa Hakushin, com a corporação Kubota, fornecendo 3kW de geração de energia fotovoltaica para cada casa. Este exemplo também desmente um argumento, freqüentemente utilizado contra a utilização de energia solar terrestre. A energia solar é muitas vezes vista como uma fonte de energia “dispersa” quando comparada com combustíveis fósseis e energia nuclear. Este argumento é equivocado, pois os sistemas de energia solar instalados nas paredes e tetos em Kiyomino são usam áreas adicionais ao utilizado para a construção dos edifícios. A extensão do uso de energia solar de um conjunto de edifícios para um cidade inteira é possível. Existem várias cidades ao redor do mundo que estão trabalhando nesse sentido, visando uma maior utilização da energia solar dentro do contexto de um plano de longo prazo para o desenvolvimento urbano sustentável. Esses projetos se concentram em cidades como sistemas completos, no qual aquecimento solar passivo e refrigeração, luz natural, placas solares fotovoltaicas, e tecnologias térmicas solares são integradas.

 
Fonte: World Energy Council