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Quase todas as fontes de energia – hidráulica, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos – são formas indiretas de energia solar, o que justifica a associação "mãe das energias". Além disso, a radiação solar pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento de fluidos e ambientes e para geração de potência mecânica ou elétrica. Pode ainda ser convertida diretamente em energia elétrica, por meio de efeitos sobre determinados materiais, entre os quais se destacam o termoelétrico e o fotovoltaico.

O aproveitamento da iluminação natural e do calor para aquecimento de ambientes, denominado aquecimento solar passivo, decorre da penetração ou absorção da radiação solar nas edificações, reduzindo-se, com isso, as necessidades de iluminação e aquecimento. Assim, um melhor aproveitamento da radiação solar pode ser feito com o auxílio de técnicas mais sofisticadas de arquitetura e construção.

O aproveitamento térmico para aquecimento de fluidos é feito com o uso de coletores ou concentradores solares. Os coletores solares são mais usados em aplicações residenciais e comerciais (hotéis, restaurantes, clubes, hospitais etc.) para o aquecimento de água (higiene pessoal e lavagem de utensílios e ambientes). Os concentradores solares destinam-se a aplicações que requerem temperaturas mais elevadas, como a secagem de grãos e a produção de vapor. Neste último caso, pode-se gerar energia mecânica com o auxílio de uma turbina a vapor, e, posteriormente, eletricidade, por meio de um gerador.

A conversão direta da energia solar em energia elétrica ocorre pelos efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados materiais, particularmente os semicondutores. Entre esses, destacam-se os efeitos termoelétrico e fotovoltaico. O primeiro caracteriza-se pelo surgimento de uma diferença de potencial, provocada pela junção de dois metais, em condições específicas. No segundo, os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por meio do uso de células solares.

Entre os vários processos de aproveitamento da energia solar, os mais usados atualmente são o aquecimento de água e a geração fotovoltaica de energia elétrica. No Brasil, o primeiro é mais encontrado nas regiões Sul e Sudeste, devido a características climáticas, e o segundo, nas regiões Norte e Nordeste, em comunidades isoladas da rede de energia elétrica.

Radiação solar

Além das condições atmosféricas (nebulosidade, umidade relativa do ar etc.), a disponibilidade de radiação solar, também denominada energia total incidente sobre a superfície terrestre, depende da latitude local e da posição no tempo (hora do dia e dia do ano). Isso se deve à inclinação do eixo imaginário em torno do qual a Terra gira diariamente (movimento de rotação) e à trajetória elíptica que a Terra descreve ao redor do Sol (translação ou revolução).

Desse modo, a duração solar do dia – período de visibilidade do Sol ou de claridade – varia, em algumas regiões e períodos do ano, de zero hora (Sol abaixo da linha do horizonte durante o dia todo) a 24 horas (Sol sempre acima da linha do horizonte). As variações são mais intensas nas regiões polares e nos períodos de solstício. O inverso ocorre próximo à linha do Equador e durante os equinócios.

A maior parte do território brasileiro está localizada relativamente próxima da linha do Equador, de forma que não se observam grandes variações na duração solar do dia. Contudo, a maioria da população brasileira e das atividades socioeconômicas do País se concentra em regiões mais distantes do Equador. Em Porto Alegre, capital brasileira mais meridional (cerca de 30º S), a duração solar do dia varia de 10 horas e 13 minutos a 13 horas e 47 minutos, aproximadamente, entre 21 de junho e 22 de dezembro, respectivamente. Desse modo, para maximizar o aproveitamento da radiação solar, pode-se ajustar a posição do coletor ou painel solar de acordo com a latitude local e o período do ano em que se requer mais energia. No Hemisfério Sul, por exemplo, um sistema de captação solar fixo deve ser orientado para o Norte, com ângulo de inclinação similar ao da latitude local.

Transmissão de calor

O calor pode ser percebido pela diferença de temperatura e pode ser transmitido de três formas: condução, convecção e irradiação.

A transmissão de calor por condução se dá quando as partículas de uma matéria, principalmente, sólida se colidem devido a vibrações que sofrem ao serem aquecidas, como por exemplo: acender uma vela e ficar segurando um metal qualquer sobre a chama; usar espetos de ferro ao assar carne em um churrasco; deixar a colher dentro de uma panela de arroz que ainda está no fogo ou dentro de uma xícara de café quente.

O calor é transmitido por convecção em matérias líquidas ou gasosas, pois nesses meios as moléculas têm maior liberdade de movimento. Consequentemente, quando há aquecimento dessas matérias as moléculas se movimentam com mais rapidez e tendem a se deslocar, ou seja, as moléculas frias vão para as regiões mais quentes e as moléculas quentes para as regiões mais frias. Desta forma, pode-se entender alguns fenômenos vistos diariamente em vários lugares, como por exemplo: a água fervendo dentro de uma chaleira; o resfriamento no interior de uma geladeira; o aquecimento interno de residências; etc.

Na irradiação, a transmissão de calor acontece quando a agitação térmica das moléculas de uma fonte é transferida de uma região para outra, dentro de um determinado espaço, sem que haja qualquer ligação material direta entre dois meios, como por exemplo: o calor que se pode sentir aqui na Terra proveniente do Sol; o aquecimento no interior de estufas para plantas; a temperatura alta no interior de um carro quando exposto ao sol durante algum tempo, etc.

Aproveitamento da energia solar

O aproveitamento da energia solar, ou seja a utilização do calor proveniente do sol, pode se dar de diversas maneiras, tais como:

a) gerar eletricidade, principalmente, nas regiões onde não há sistema de transmissão de energia elétrica convencional, ou seja, regiões não interligadas ao Sistema Integrado Nacional (SIN);

b) aquecer a água dos chuveiros elétricos;

c) uso de estufas para maior crescimento de vegetais que precisam manter a temperatura interna mais elevada que a temperatura externa;

d) secagem de grãos;

e) bombeamento de água usando um painel fotovoltaico acoplado a uma bomba hidráulica.

 

Como se proteger equipamentos eléctricos

Impedir a queda de raios é impossível, mas prevê-los, acompanhar a incidência deles e, diante disso, tomar as medidas preventivas cabíveis é, hoje, perfeitamente viável.
Nas redes de baixa tensão e linhas de telefonia, o raio nem precisa incidir diretamente para provocar problemas. Mesmo caindo nas proximidades as descargas induzem voltagens elevadas na fiação, que vão provocar acidentes na própria rede e nos equipamentos ligados a elas.

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