energia Solar é qualquer tipo de energia gerada pelo sol.A energia Solar é criada pela fusão nuclear que ocorre ao sol. A fusão ocorre quando prótons de átomos de hidrogênio colidem violentamente no núcleo do sol e se fundem para criar um átomo de hélio.
This process, known as a PP (proton-proton) chain reaction, emits an enormous amount of energy. Em seu núcleo, o sol funde cerca de 620 milhões de toneladas métricas de hidrogênio a cada segundo. A reação em cadeia PP ocorre em outras estrelas que são aproximadamente do tamanho do nosso Sol, e fornece-lhes energia contínua e calor. A temperatura destas estrelas é de cerca de 4 milhões de graus na escala Kelvin (cerca de 4 milhões de graus Celsius, 7 milhões de graus Fahrenheit).
em estrelas que são cerca de 1,3 vezes maiores que o sol, o ciclo CNO impulsiona a criação de energia. O ciclo CNO também converte hidrogênio em hélio, mas se baseia em carbono, nitrogênio e oxigênio (C, N e o) para fazê-lo. Atualmente, menos de 2% da energia solar é criada pelo ciclo CNO.
nuclear fusion by the PP chain reaction or CNO cycle releases tremendous amounts of energy in the form of waves and particles. A energia Solar está constantemente fluindo para longe do sol e em todo o sistema solar. A energia Solar aquece a Terra, causa vento e clima, e sustenta a vida vegetal e animal.
a energia, o calor e a luz do sol fluem para longe na forma de radiação eletromagnética (EMR).
o espectro electromagnético existe como ondas de diferentes frequências e comprimentos de onda. A frequência de uma onda representa quantas vezes a onda se repete em uma determinada unidade de tempo. Ondas com comprimentos de onda muito curtos se repetem várias vezes em uma dada unidade de tempo, então eles são de alta frequência. Em contraste, ondas de baixa frequência têm comprimentos de onda muito mais longos. A grande maioria das ondas eletromagnéticas são invisíveis para nós. As ondas de alta frequência emitidas pelo sol são raios gama, raios-X e radiação ultravioleta (raios UV). Os raios UV mais nocivos são quase completamente absorvidos pela atmosfera terrestre. Os raios UV menos potentes viajam pela atmosfera, e podem causar queimaduras solares.
o sol também emite radiação infravermelha, cujas ondas são muito mais baixas. A maior parte do calor do sol chega como energia infravermelha.
entre infravermelhos e UV é o espectro visível, que contém todas as cores que vemos na Terra. A cor vermelha tem os comprimentos de onda mais longos (mais próximos do infravermelho), e violeta (mais próximo do UV) o mais curto.
a energia Solar Natural
efeito estufa
as ondas infravermelhas, visíveis e UV que chegam à Terra participam de um processo de aquecimento do planeta e de tornar a vida possível—o chamado “efeito estufa”.”
cerca de 30% da energia solar que atinge a terra é refletida de volta para o espaço. O resto é absorvido pela atmosfera terrestre. A radiação aquece a superfície da terra, e a superfície irradia alguma da energia de volta na forma de ondas infravermelhas. À medida que sobem através da atmosfera, são interceptados por gases de efeito estufa, como vapor de água e dióxido de carbono.
gases com efeito de estufa retêm o calor que reflete o retorno para a atmosfera. Desta forma, eles agem como as paredes de vidro de uma estufa. Este efeito estufa mantém a terra quente o suficiente para sustentar a vida. Quase toda a vida na terra depende da energia solar para alimentação, direta ou indiretamente.
os produtores dependem directamente da energia solar. Absorvem a luz solar e convertem-na em nutrientes através de um processo chamado fotossíntese. Os produtores, também chamados de autotróficos, incluem plantas, algas, bactérias e fungos. Os autotróficos são a base da teia alimentar.
os consumidores dependem dos produtores para obter nutrientes. Herbívoros, carnívoros, omnívoros e nocivos dependem indirectamente da energia solar. Os herbívoros comem plantas e outros produtores. Os carnívoros e os omnívoros comem tanto os produtores como os herbívoros. Os nocivos decompõem a matéria vegetal e animal consumindo-a.
combustíveis fósseis
a fotossíntese é também responsável por todos os combustíveis fósseis na Terra. Os cientistas estimam que há cerca de 3 mil milhões de anos, os primeiros autotróficos evoluíram em ambientes aquáticos. A luz solar permitiu que a vida vegetal prosperasse e evoluísse. Após a morte dos autotróficos, eles decompuseram-se e deslocaram-se mais fundo na terra, às vezes milhares de metros. Este processo continuou por milhões de anos.
sob intensa pressão e altas temperaturas, estes restos se tornaram o que conhecemos como combustíveis fósseis. Os microrganismos tornaram-se petróleo, gás natural e carvão.
as pessoas desenvolveram processos para extrair esses combustíveis fósseis e usá-los para a energia. No entanto, os combustíveis fósseis são um recurso não renovável. Demoram milhões de anos a formar-se.A energia Solar é um recurso renovável, e muitas tecnologias podem colhê-la diretamente para uso em casas, empresas, escolas e hospitais. Algumas tecnologias de energia solar incluem células e painéis fotovoltaicos, energia solar concentrada e arquitetura solar.
existem diferentes formas de capturar a radiação solar e convertê-la em energia utilizável. Os métodos utilizam energia solar ativa ou energia solar passiva.
as tecnologias solares activas utilizam dispositivos eléctricos ou mecânicos para converter activamente a energia solar noutra forma de energia, na maioria das vezes calor ou electricidade. As tecnologias solares passivas não usam dispositivos externos. Em vez disso, eles aproveitam o clima local para aquecer as estruturas durante o inverno, e refletem o calor durante o verão. A fotovoltaica é uma forma de tecnologia solar ativa que foi descoberta em 1839 pelo físico francês Alexandre-Edmond Becquerel, de 19 anos. Becquerel descobriu que quando ele colocou cloreto de prata em uma solução ácida e a expôs à luz solar, os eletrodos de platina ligados a ela geraram uma corrente elétrica. Este processo de geração de eletricidade diretamente a partir da radiação solar é chamado de efeito fotovoltaico, ou fotovoltaica.
actualmente, a energia fotovoltaica é provavelmente a forma mais familiar de aproveitar a energia solar. Painéis fotovoltaicos geralmente envolvem painéis solares, uma coleção de dezenas ou mesmo centenas de células solares.
cada célula solar contém um semicondutor, geralmente feito de silício. Quando o semicondutor absorve a luz solar, liberta electrões. Um campo elétrico direciona esses elétrons soltos para uma corrente elétrica, fluindo em uma direção. O Metal entra em contato na parte superior e inferior de uma célula solar direcionando essa corrente para um objeto externo. O objeto externo pode ser tão pequeno quanto uma calculadora movida a energia solar ou tão grande quanto uma central elétrica.
a energia fotovoltaica foi amplamente utilizada pela primeira vez em naves espaciais. Muitos satélites, incluindo a Estação Espacial Internacional, possuem “asas” de painéis solares. A ISS tem duas asas de matriz solar (Serras), cada uma usando cerca de 33.000 células solares. Estas células fotovoltaicas fornecem toda a electricidade à ISS, permitindo aos astronautas operar a estação, viver em segurança no espaço durante meses de cada vez, e realizar experiências científicas e de engenharia.
as centrais fotovoltaicas foram construídas em todo o mundo. As maiores estações são nos Estados Unidos, Índia e China. Estas centrais emitem centenas de megawatts de eletricidade, usados para abastecer casas, empresas, escolas e hospitais.
a tecnologia fotovoltaica também pode ser instalada em menor escala. Painéis solares e células podem ser fixados aos telhados ou paredes exteriores de edifícios, fornecendo eletricidade para a estrutura. Eles podem ser colocados ao longo de estradas para auto-estradas leves. As células solares são pequenas o suficiente para alimentar dispositivos ainda menores, como calculadoras, parquímetros, Compactadores de lixo e bombas de água.
energia Solar concentrada
outro tipo de tecnologia solar activa é a energia solar concentrada ou a energia solar concentrada (CSP). A tecnologia CSP usa lentes e espelhos para focar (concentrar) a luz solar de uma grande área para uma área muito menor. Esta área intensa de radiação aquece um fluido, que por sua vez gera eletricidade ou combustível outro processo. Fornos solares são um exemplo de energia solar concentrada. Existem muitos tipos diferentes de fornos solares, incluindo torres de energia solar, calhas parabólicas e refletores de Fresnel. Eles usam o mesmo método geral para capturar e converter energia.Torres de energia Solar usam heliostats, espelhos planos que se transformam para seguir o arco do sol através do céu. Os espelhos são dispostos em torno de uma “torre de colecionador” central, e refletem a luz solar em um raio concentrado de luz que brilha em um ponto focal sobre a torre. Em projetos anteriores de torres de energia solar, a luz solar concentrada aqueceu um recipiente de água, que produzia vapor que alimentava uma turbina. Mais recentemente, algumas torres de energia solar usam sódio líquido, que tem uma maior capacidade térmica e retém calor por um longo período de tempo. Isso significa que o fluido não só atinge temperaturas de 773 a 1.273 K (500 a 1.000° C ou 932 a 1.832° F), Mas pode continuar a ferver água e gerar energia mesmo quando o sol não está brilhando.
bebedouros parabólicos e reflectores de Fresnel também usam CSP, mas seus espelhos são moldados de forma diferente. Espelhos parabólicos são curvos, com uma forma semelhante a uma sela. Os refletores de Fresnel usam tiras finas e planas de espelho para capturar a luz solar e direcioná-la para um tubo de líquido. Os reflectores de Fresnel têm mais área de superfície do que os bebedouros parabólicos e podem concentrar a energia solar a cerca de 30 vezes a sua intensidade normal.A maior instalação do mundo é uma série de plantas No Deserto de Mojave, na Califórnia. Este sistema de Geração de Energia Solar (SEGS) gera mais de 650 gigawatts-horas de eletricidade todos os anos. Outras plantas grandes e eficazes foram desenvolvidas na Espanha e na Índia.
a energia solar concentrada também pode ser utilizada em menor escala. Pode gerar calor para fogões solares, por exemplo. As pessoas em aldeias de todo o mundo usam fogões solares para ferver água para o saneamento e para cozinhar comida.
os fogões solares oferecem muitas vantagens em relação aos fogões a lenha: eles não são um perigo de incêndio, não produzem fumo, não necessitam de combustível, e reduzir a perda de habitat em florestas onde as árvores seriam colhidas para combustível. Fogões solares também permitem que os aldeões para buscar tempo para a educação, negócios, saúde ou família durante o tempo que foi usado anteriormente para a coleta de lenha. Fogões solares são usados em áreas tão diversas como Chade, Israel, Índia e Peru.Ao longo de um dia, a energia solar é parte do processo de convecção térmica, ou o movimento do calor de um espaço mais quente para um mais frio. Quando o sol nasce, começa a aquecer objectos e materiais na Terra. Durante todo o dia, estes materiais absorvem o calor da radiação solar. À noite, quando o sol se põe e a atmosfera arrefece, os materiais libertam o seu calor de volta para a atmosfera.
as técnicas de energia solar passiva aproveitam este processo natural de aquecimento e arrefecimento.
as casas e outros edifícios usam energia solar passiva para distribuir calor de forma eficiente e barata. Calcular a “massa térmica” de um edifício é um exemplo disso. A massa térmica de um edifício é a maior parte do material aquecido durante todo o dia. Exemplos de massa térmica de um edifício são madeira, metal, concreto, argila, pedra ou lama. À noite, a massa térmica liberta o calor de volta para a sala. Sistemas de ventilação eficazes—corredores, janelas e condutas de ar-distribuem o ar quente e mantêm uma temperatura interior moderada e consistente.
a tecnologia solar passiva está frequentemente envolvida no projeto de um edifício. Por exemplo, na fase de planejamento da construção, o engenheiro ou arquiteto pode alinhar o edifício com o caminho diário do sol para receber quantidades desejáveis de luz solar. Este método leva em conta a latitude, altitude e cobertura típica de nuvens de uma área específica. Além disso, os edifícios podem ser construídos ou reequipados para ter isolamento térmico, massa térmica ou sombreamento extra. Outros exemplos de arquitetura solar passiva são telhados frios, barreiras radiantes e telhados verdes. Telhados frescos são pintados de branco, e refletem a radiação do sol em vez de absorvê-lo. A superfície branca reduz a quantidade de calor que atinge o interior do edifício, o que, por sua vez, reduz a quantidade de energia necessária para arrefecer o edifício.
as barreiras radiantes funcionam da mesma forma que os telhados frios. Eles fornecem isolamento com materiais altamente reflexivos, tais como folha de alumínio. A folha reflete, em vez de absorventes, o calor, e pode reduzir os custos de resfriamento até 10%. Para além dos telhados e dos equipamentos, podem também ser instaladas barreiras radiantes por baixo dos pisos.Telhados verdes são telhados completamente cobertos de vegetação. Eles precisam de solo e irrigação para suportar as plantas, e uma camada impermeável abaixo. Telhados verdes não só reduzem a quantidade de calor que é absorvido ou perdido, mas também fornecem vegetação. Através da fotossíntese, as plantas em telhados verdes absorvem dióxido de carbono e emitem oxigênio. Eles filtram poluentes da água da chuva e do ar, e compensam alguns dos efeitos do uso de energia nesse espaço. Telhados verdes têm sido uma tradição na Escandinávia por séculos, e recentemente se tornaram populares na Austrália, Europa Ocidental, Canadá e Estados Unidos. Por exemplo, a Ford Motor Company cobria 42.000 metros quadrados (450.000 pés quadrados) de seus telhados de montagem em Dearborn, Michigan, com vegetação. Além de reduzir as emissões de gases de efeito estufa, os telhados reduzem o escoamento das águas pluviais, absorvendo vários centímetros de precipitação.
telhados verdes e telhados frescos também podem neutralizar o efeito “Ilha do calor urbano”. Em cidades movimentadas, a temperatura pode ser consistentemente maior do que as áreas circundantes. Muitos fatores contribuem para isso: as cidades são construídas de materiais como asfalto e concreto que absorvem calor; edifícios altos bloqueiam o vento e seus efeitos de resfriamento; e altas quantidades de calor residual são geradas pela indústria, tráfego e populações elevadas. Usando o espaço disponível no telhado para plantar árvores, ou refletindo calor com telhados brancos, pode aliviar parcialmente o aumento da temperatura local em áreas urbanas.Desde que a luz solar só brilha durante cerca de metade do dia na maioria das partes do mundo, as tecnologias de energia solar têm de incluir métodos de armazenamento da energia durante horas escuras. Sistemas térmicos de massa usam cera parafínica ou várias formas de sal para armazenar a energia sob a forma de calor. Os sistemas fotovoltaicos podem enviar excesso de eletricidade para a rede de energia local, ou armazenar a energia em baterias recarregáveis.
existem muitos prós e contras para usar a energia solar.
vantagens
uma grande vantagem para a utilização de energia solar é que é um recurso renovável. Teremos um fornecimento constante e ilimitado de luz solar por mais 5 bilhões de anos. Em uma hora, a atmosfera da Terra recebe luz solar suficiente para alimentar as necessidades de eletricidade de cada ser humano na terra por um ano. A energia Solar está limpa. Depois que o equipamento de tecnologia solar é construído e posto em prática, a energia solar não precisa de combustível para funcionar. Também não emite gases com efeito de estufa ou materiais tóxicos. A utilização da energia solar pode reduzir drasticamente o impacto que temos no ambiente.Há locais onde a energia solar é prática. Casas e edifícios em áreas com altas quantidades de luz solar e baixa cobertura de nuvens têm a oportunidade de aproveitar a energia abundante do sol.
fogões solares fornecem uma excelente alternativa para cozinhar com fogões a lenha-em que 2 bilhões de pessoas ainda dependem. Fogões solares fornecem uma maneira mais limpa e segura de higienizar a água e cozinhar alimentos.
a energia Solar complementa outras fontes de energia renováveis, como a energia eólica ou hidroeléctrica.
casas ou empresas que instalam painéis solares bem sucedidos podem realmente produzir excesso de eletricidade. Estes proprietários ou proprietários de negócios podem vender energia de volta para o provedor de energia elétrica, reduzindo ou mesmo eliminando contas de energia.
desvantagens
o principal impedimento para a utilização de energia solar é o equipamento necessário. O equipamento de tecnologia Solar é caro. Comprar e instalar o equipamento pode custar dezenas de milhares de dólares para casas individuais. Embora o governo muitas vezes oferece impostos reduzidos para as pessoas e empresas que utilizam energia solar, e a tecnologia pode eliminar contas de eletricidade, o custo inicial é muito íngreme para muitos a considerar.
o equipamento de energia Solar também é pesado. A fim de adaptar ou instalar painéis solares no telhado de um edifício, o telhado deve ser forte, grande e orientado para o caminho do sol.A tecnologia solar ativa e passiva depende de fatores que estão fora de nosso controle, como clima e cobertura de nuvens. As áreas locais devem ser estudadas para determinar se a energia solar seria ou não eficaz nessa área.
a luz solar deve ser abundante e consistente para que a energia solar seja uma escolha eficiente. Na maioria dos lugares da Terra, a variabilidade da luz solar torna difícil implementar como a única fonte de energia.