Energia Solar

O que é?

Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica.

No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m2 de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é refletido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível ou luz ultravioleta.

Energia solar é aquela proveniente do Sol (energia térmica e luminosa). Sendo depois utilizada pelo Homem como energia elétrica ou para o aquecimento de água.



Como é utilizada?

A energia solar é aproveitada através de painéis e coletores solares. Os painéis solares são dispositivos que convertem a energia da luz do sol em energia elétrica. Estes são compostos por células solares. Estas células criam uma diferença de potencial elétrico por ação da luz, ou seja, absorvem a energia do sol fazendo a corrente elétrica fluir entre duas camadas com cargas opostas.
Os coletores solares captam a radiação solar aquecendo uma placa coletora. A acumulação da radiação irá transferir energia sob a forma de calor para a serpentina de tubos com um fluido, aquecendo-o. Como o fluido a temperatura superior é menos denso, irá subir até ao reservatório com água da rede. Ao passar no seu interior, o fluido irá transferir energia sob a forma de calor para a água no depósito. Esta poderá ser então utilizada. Após esta transferência, o fluido terá arrefecido, ficando mais denso e descendo de volta ao coletor, onde reiniciará o seu ciclo.

Vantagens:

* A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente.
* As centrais necessitam de manutenção mínima.
* Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo.
* A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a 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.


Desvantagens:

* 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.
* Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas brusca s 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.
* 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).

Tipos de Energia Solar

Método de captura direto significa que há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem. Exemplos: 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.) A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor, que aquecerá uma quantidade de água, por exemplo - esse princípio é muito utilizado em aquecedores solares.

Método de captura indireto significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, de acordo com a disponibilidade de luz do Sol.

Sistemas passivos são geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas vezes) fluxo em convecção, que é tecnicamente uma conversão de calor em energia mecânica.

Sistemas 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.

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 este:

Abaixo imagem mostrando a Radição solar global diária - média anual típica (W h/m2. dia)

ENERGIA CINÉTICA

Energia Cinética, é uma das formas da energia mecânica ,é definida como energia de movimento, porque ela está associada ao estado de movimento de um corpo. Sua equação foi resultado do estudo do trabalho produzido por uma força mecânica, aplicada em um corpo em repouso ou já em movimento, alterando sua velocidade para um valor maior (acelerando-o) ou para um valor menor (retardando-o), produzindo no corpo uma nova quantidade de movimento. O conceito de energia cinética é aplicado na construção de Usinas Hidroéletricas.

O trabalho é definido como o produto escalar de uma força aplicada a um corpo pela distância percorrida pelo corpo durante a aplicação dessa força.

T = F . d . cos ø.

Onde ø é o ângulo entre a força e o deslocamento.

De onde ela veio?

Se o caminhão fosse mais leve, será que o estrago seria o mesmo?Será que se o caminhão estivesse a 40 km/h, e não a 80 km/h, o estrago teria sido tão grande? Muitos objetos podem realizar trabalho porque eles estão se movendo. Um martelo repousando sobre um prego não realiza trabalho algum, isto é, não tem energia suficiente para faze-lo penetrar numa tábua. Mas, movimentando-o com certa velocidade, ele adquire a energia necessária para isso.

Uma bola colocada sobre um pedaço de vidro plano não tem peso suficiente para quebrá-lo. Mas, se for lançada contra a vidraça, reduzirá o vidro a pedaços. Se o martelo for bastante pesado, basta movimentá-lo com pequena velocidade para pregar o prego; mas, se o martelo for leve, precisamos imprimir-lhe maior velocidade. Se a bola for pesada, quebrará a vidraça mesmo com pequena velocidade; uma bola leve só quebrará a vidraça o vidro se estiver com grande velocidade. A energia que um corpo adquire quando está em movimento chama-se energia cinética.

A energia cinética depende de dois fatores: da massa e da velocidade do corpo em movimento.

Energia de um corpo é sua capacidade de produzir trabalho. Energia, como o trabalho, pode ser medida em quilogrâmetros ou em grama-centímetros.

Energia cinética é a energia de movimento.

Energia potencial é energia de posição. Ep (gravitacional) = P x d. Quando um corpo ganha energia, outros corpos perdem igual quantidade. Energia nunca é criada ou destruída. Energia pode ser transformada de uma espécie em outra. NA quantidade de movimento de um corpo é dada por Ela é uma grandeza vetorial. Quantidade de movimento não pode ser criada nem destruída.

Energia potencial ou energia cinética? O atleta tem energia potencial, cinética, ou ambas?

Que rebatida! O jogador de "baseball" transfere energia cinética do bastão para a bola. Se o bastão duplica a velocidade da bola rebatida a quantidade de movimento dela também é duplicada; que é que acontece com a energia cinética da bola?

Energia Potencial

Energia potencial (simbolizado por U ou Ep) é a forma de energia que se encontra em um determinado sistema e que pode ser utilizada a qualquer momento para realizar trabalho. A energia potencial é o nome dado a forma de energia quando está “armazenada”, isto é, que pode a qualquer momento manifestar-se. Por exemplo, sob a forma de movimento. A energia hidráulica e a energia nuclear, são exemplos de energia potencial, dado que consistem em energias que estão "armazenadas".

Energia Potencial Gravitacional:

é a energia potencial mais familiar, porque é muito vista no dia-à-dia, aparecendo em muitos tipos de movimentos em que é convertida em energia cinética, como por exemplo: na queda de objetos, no sistema solar, no balançar do pêndulo, no arremesso de dardos, ao pular, e muitos outros exemplos em que envolve a gravidade.
O seu potencial tem como causa, como o nome sugere, a força da gravidade, que por definição, está relacionada com a massa dos corpos e sua distância.
Distâncias (h) pequenas, à superfície do corpo:
Ou para grandes distâncias (exemplos: satélites artificiais ou naturais, etc):
(Negativa, uma vez que o referencial é tomado como do centro da Terra para o universo.)
sendo R a distância entre os dois corpos.
FÓRMULA:
Ep = m.g .h
Sendo: Ep = energia potencial gravitacionalm = massag = gravidade = aceleração (para corpos localizados na Terra)h = altura

Energia Potencial Elástica:

é a energia potencial de uma corda ou mola que possui elasticidade.
Se considerarmos que uma mola apresenta comportamento ideal, ou seja, que toda energia que ela recebe para se deformar ela realmente armazena, podemos escrever que a energia potencial acumulada nessa mola vale:
Nessa equação, "x" representa a deformação (contração ou distensão) sofrida pela mola, e "K" chamada de constante elástica, de certa forma, mede a dificuldade para se conseguir deformá-la. Molas frágeis, que se esticam ou comprimem facilmente, possuem pequena constante elástica. Já molas bastante duras, como as usadas na suspensão de um automóvel, possuem essa constante com valor elevado. Pela equação de energia potencial elástica, podemos notar algo que nossa experiência diária confirma: quanto maior a deformação que se quer causar em umas mola e quanto maior a dificuldade para se deformá-la (K), maior a quantidade de energia que deve ser fornecida a ela (e conseqüentemente maior a quantidade de energia potencial elástica que essa mola armazenará).

Quando alguém puxa a corda de um arco e flecha, quando estica ou comprime uma mola ou quando salta em um Bungee jumping, em todos esses casos, energia está sendo utilizada para deformar um corpo. Para poder acertar o alvo, um arqueiro tem que usar energia de seus músculos para puxar a flecha para trás e o arco para frente. Dessa forma, a corda desse instrumento fica esticada e com certa quantidade de energia armazenada. Quando o arqueiro solta a corda, a flecha recebe parte dessa energia e, com isso, adquire movimento.
Assim como nos exemplos citados, sempre que um corpo é deformado e mantém a capacidade de diminuir essa deformação (voltando ao formato original ou não), dizemos que esse corpo armazenou uma modalidade de energia chamada de energia potencial elástica. Agora, o nome potencial é originado do fato de o corpo esticado ou comprimido pode adquirir movimento espontaneamente após ser liberado. A denominação elástica vem do fato de a capacidade de deformar e voltar ao normal ser chamada de elasticidade.
Nosso organismo, por exemplo, possui uma proteína chamada elastina - responsável por dar elasticidade à nossa pele. Quando pressionamos ou puxamos a pele de alguém, energia potencial elástica fica armazenada permitindo que a pele retorne ao formato natural. Se não fosse assim, caso apertássemos o braço de alguém, ele ficaria deformado para sempre.

Energia Potencial Elétrica:

é a energia que determinado objeto ou partícula eletrizado adquire quando colocado na presença de um campo elétrico. Ele pode ser calculado pelas seguintes expressões:
, em que K é a constante elétrica do meio, Q a carga geradora do potencial elétrico, q a carga que vai ser dotada de energia, e d a distância atual entre elas (cargas) e d0 é a distância de referência.
, onde V é o potencial elétrico.
A unidade de energia potencial elétrica no SI é o Joule.