Energia solar: o que é, como funciona e muito mais! | Portal Solar (2023)

Para você que busca sobre o que é energia solar, seja para um trabalho escolar ou para entender mais sobre a sua definição, tecnologias e benefícios, o Portal Solar reuniu aqui todas as informações que você precisa.

Em resumo, a energia solar é a energia proveniente da luz e do calor do sol, sendo uma fonte alternativa e sustentável que pode ser utilizada tanto para geração de eletricidade (pelos sistemas de energia solar fotovoltaica e heliotérmica) quanto para aquecimento de água (com os aquecedores de energia solartérmica).

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O que é energia?

A energia é um conceito amplo que pode ter diversas aplicações em várias áreas do conhecimento. Quando falamos de energia elétrica, trata-se da forma mais utilizada no mundo para alimentar equipamentos. Ela é originada da energia potencial elétrica, o que permite estabelecer uma corrente elétrica entre dois pontos.

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Qual a definição de energia solar?

A energia solar é uma fonte alternativa, renovável e sustentável de energia que provém da radiação eletromagnética (luz e calor) emanada diariamente pelo sol. Essa energia pode ser utilizada por diferentes tecnologias, como aquecedores solares, painéis fotovoltaicos e usinas heliotérmicas (ou termossolares).

Hoje em dia, o conceito de energia solar é comumente associado à geração limpa de eletricidade pelos painéis de energia fotovoltaica (painéis fotovoltaicos), que transformam a luz do sol diretamente em energia elétrica.

Na energia solar fotovoltaica, quando as partículas de energia da luz do sol (fótons) incidem sobre os painéis solares, ocorre a geração de uma corrente elétrica que pode ser direcionada e utilizada para alimentar residências, empresas e indústrias, tanto na cidade quanto em áreas rurais.

Para que serve a energia solar?

A energia proveniente do sol é indispensável para a manutenção da vida na Terra e serve como catalisadora de todos os processos térmicos, dinâmicos e químicos, sejam eles naturais (como a fotossíntese ou o ciclo hidrológico) ou artificialmente desenvolvidos pelo homem.

Desde as primeiras civilizações, o homem também utilizava a energia solar para realizar diferentes trabalhos, como a geração de fogo através do calor dos raios de sol concentrados por meio de vidros ou espelhos.

Hoje, a energia solar representa para o homem a sua maior e mais segura fonte de energia renovável para a geração limpa de eletricidade e calor, sem grandes impactos ao meio ambiente e com grande capacidade de aproveitamento.

Quer saber quanto custa para instalar energia solar?

Tipos de energia solar

Existem as mais variadas formas de aproveitar a energia solar como uma fonte de energia renovável. Os principais tipos de energia solar utilizados são a energia solar fotovoltaica, a energia solar térmica e a energia heliotérmica (termossolar).

Energia Solar Fotovoltaica

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A energia solar fotovoltaica é a transformação direta da luz do sol em energia elétrica por meio de células fotovoltaicas (foto à direita), que são fabricadas a partir de materiais semicondutores, sendo o Silício (Si) o mais utilizado.

Quando os fótons da luz solar incidem sobre as células fotovoltaicas, eles energizam os elétrons do seu material semicondutor, que se movimentam gerando uma corrente elétrica.

Os módulos fotovoltaicos utilizados para gerar energia solar elétrica em casas e empresas são compostos por dezenas de células, que são ligadas em série e seguramente encapsuladas dentro da moldura para garantir proteção e durabilidade.Popularmente, os módulos fotovoltaicos são conhecidos como placas solares.

Desta forma, a capacidade de geração elétrica do módulo fotovoltaico (placa solar) é igual à soma das capacidades de cada célula voltaica.

Para atender ao consumo elétrico de um imóvel, basta calcular a quantidade necessária de placas solares, que serão interligadas para formar o painel fotovoltaico e, depois, conectadas ao inversor e demais equipamentos do sistema solar fotovoltaico.

O sistema solar fotovoltaico utiliza um kit de energia solar composto por:

  • painéis solares;
  • inversor solar;
  • string box;
  • sistema de fixação das placas solares (conhecidos popularmente como placas solares);
  • conectores e cabeamentos.

A energia fotovoltaica já existe há mais de 100 anos e é a fonte de energia limpa que mais cresce no mundo. Hoje ela é utilizada em milhões de residências e empresas com sistemas fotovoltaicos, assim como em grandes projetos de usinas solares para geração elétrica centralizada controlada por governos.

No Brasil, o número de instalações de energia solar fotovoltaica disparou nos últimos anos em resposta aos aumentos da conta de luz, além da queda de preços da tecnologia e da facilidade de acesso por meio de financiamento de energia solar.

Energia Solar Térmica

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A energia solar térmica também é muito utilizada em todo o mundo por meio dos sistemas de aquecimento solar, conhecidos como aquecedores solares.

Com o uso de coletores solares (placas de aquecimento solar), esses sistemas captam o calor presente na radiação solar e o transferem para o aquecimento da água (ou outro tipo de líquido) armazenada em seu reservatório (boiler) que será utilizada posteriormente na casa ou empresa.

A tecnologia de aquecedores solares já está presente no Brasil desde a década de 1970, tendo se popularizado entre casas e empresas e aplicada em diversos programas sociais de moradia.

É importante atentar que, embora seja possível gerar eletricidade a partir da energia solar térmica, isto não ocorre nos aquecedores solares. Os sistemas de aquecimento solar térmico apenas captam e transferem o calor da radiação solar.

Energia Solar Heliotérmica

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A energia heliotérmica, ou Energia Solar Concentrada (Concentrated Solar Power - CSP), é outra forma de utilizar o sol para gerar energia elétrica, mas neste caso através do calor de sua radiação.

Uma usina de energia heliotérmica, também chamada de termossolar, utiliza centenas ou milhares de espelhos (heliostatos) para captar os raios de sol e refleti-los de forma concentrada em um único ponto, no qual é fixado um receptor que contém um líquido. Com o calor dos raios de sol concentrados, o líquido se aquece e gera vapor, o qual é escoado e utilizado para alimentar as turbinas que geram energia elétrica por meio da energia mecânica.

Repare que o funcionamento de uma usina termossolar é bem parecido com o de uma térmica tradicional, a única diferença é a fonte de calor utilizada para gerar o vapor, que neste caso é a luz limpa e gratuita do sol.

Embora apresentem bom rendimento na geração elétrica e consigam armazenar o calor para uso durante a noite, as usinas de energia heliotérmica estão longe da popularidade alcançada pelas usinas solares fotovoltaicas, em grande parte por conta da queda de preços destas e de certos perigos ambientais relacionados às termossolares.

Benefícios da Energia Solar

Há diversos benefícios da energia solar. Tanto para o meio ambiente quanto para o orçamento dos consumidores, que podem experimentar uma grande economia em seu consumo mensal de energia elétrica das distribuidoras.

Descubra abaixo alguns dos benefícios da energia solar.

Para o meio ambiente

A energia solar é uma das principais fontes renováveis e alternativas para geração de energia limpa disponíveis ao homem.

Sistemas fotovoltaicos convertem a luz do sol em eletricidade sem emitir quaisquer gases ou resíduos poluentes.

Ou seja, a instalação de painéis solares em sua casa ou empresa ajuda a combater as emissões de gases do efeito estufa do setor elétrico do nosso país, que ainda depende de fontes não renováveis, como as termelétricas.

Exemplo:

  • Um sistema fotovoltaico padrão de 6kWp vai evitar a emissão de gases poluentes durante toda a sua vida útil de 30 anos, o equivalente a plantar árvores em 10 campos de futebol inteiros;
  • Este mesmo sistema economizaria água de 6 piscinas olímpicas em comparação a uma hidrelétrica;
  • Economia de 79 toneladas de carvão queimado, sem emissão de poluentes;
  • Economia de 500.000km rodados com gasolina, sem emissão de poluentes.

Para os consumidores

A energia do sol pode ser usada para obter calor ou eletricidade, portanto é uma excelente forma de economizar dinheiro! Quem utiliza aquecedores solares, sistemas fotovoltaicos ou mesmo iluminação natural reduz o consumo da rede e pode economizar milhares de reais todos os anos.

Por exemplo: um sistema fotovoltaico de 6kWp economizará para o seu dono por volta de R$ 250.000,00 ao longo de 30 anos de sua vida útil, montante mais que suficiente para cobrir o investimento na tecnologia e ainda sobrar.

Por que investir em energia solar?

A energia solar é uma maneira mais econômica e sustentável de conseguir energia. Ou seja, além de representar mais economia na conta de energia elétrica, ela é uma forma de contribuir com a preservação do meio ambiente.

Seja em ambientes residenciais ou industriais, a energia solar pode ser facilmente produzida, já que os sistemas de captação podem ser instalados em diferentes superfícies.

As principais dúvidas sobre energia solar

Apesar de ser cada vez mais popular no Brasil, a energia solar costuma levantar algumas dúvidas frequentes. Como ela funciona, qual é a capacidade de produção, como usar a energia solar à noite, essas e outras questões ainda geram dúvidas entre os consumidores.

Como funciona

A energia solar é produzida dentro dos sistemas compostos pelos painéis e inversores. Os módulos fotovoltaicos (conhecidos como placas solares) conseguem captar a luz do sol, transportando essa energia para o inversor solar, onde é transformada em energia elétrica. Ou seja, a energia é gerada a partir do efeito fotovoltaico.

Há ainda outras formas de energia solar, como a energia térmica e outras. Apesar de terem funcionamentos diferentes, o princípio é o mesmo: a partir da exposição aos raios solares, o sistema consegue captar a energia necessária para funcionar e chegar ao efeito desejado.

Qual a potência

A potência da energia solar depende da capacidade de captação e produção. Ou seja, além das condições naturais de luminosidade e calor do sol de acordo com o dia e a época do ano, também dependerá do sistema instalado, como as características dos painéis e a capacidade de armazenamento da energia.

O Sol pode funcionar como fonte de energia?

O Sol é uma das mais importantes fontes de energia. Utilizado há vários anos pela humanidade como fonte de calor, há algum tempo ele já vem sendo usado também para produzir energia elétrica.

Energia Solar é uma fonte primária ou secundária?

A energia solar é considerada uma fonte de energia primária, pois é originada na natureza e utilizada de forma direta. Desta forma, portanto, a energia elétrica ou a energia térmica geradas a partir da energia solar são consideradas fontes de energia secundárias.

Ou seja, fontes de energia primárias consistem em toda forma de energia oriunda da natureza, enquanto fontes secundárias são os produtos de processos de transformação de energia primária criados pelo homem.

As fontes de energia primária apresentam diversas vantagens, especialmente a energia solar, que está ampla e facilmente disponível para captação em todo o mundo de forma gratuita, o que permite utilizá-la para a realização de diferentes trabalhos de forma muito mais econômica e sustentável, como a geração de energia limpa por painéis fotovoltaicos.

A produção de energia solar quando não tem sol

Os sistemas de energia solar dependem da luz ou calor do sol para funcionar, então eles não operam durante o horário noturno, mas ainda assim é possível utilizar a energia solar quando não tem sol.

Os aquecedores solares, por exemplo, utilizam reservatórios (boilers) para armazenar a água aquecida pelo calor do sol e que será utilizada à noite.

Já os painéis fotovoltaicos geram energia elétrica até mesmo em dias nublados e chuvosos, já que também funcionam com a radiação que chega até eles de forma indireta pela reflexão dos raios nas nuvens, embora a produção das placas seja menor nesses dias cinzentos.

Com o uso de baterias solares, também é possível armazenar a energia gerada pelo painel fotovoltaico para a sua utilização durante a noite, como acontece em sistemas fotovoltaicos isolados da rede (off grid) ou híbridos.

Devido a essa intermitência do sol, entretanto, é sempre necessário contar com um auxílio profissional na hora de instalar um sistema de energia solar, pois ele vai analisar os índices anuais de radiação do local e outros fatores ligados ao dimensionamento para elaborar um projeto que consiga captar ao máximo a energia solar e atender o consumo do imóvel ao longo do ano.

O mesmo vale para sistemas fotovoltaicos conectados à rede (on grid), que utilizam a eletricidade da rede durante a noite ou em dias nublados. Quando projetado corretamente, o sistema on grid consegue gerar energia elétrica excedente no dia, a qual é injetada na rede e, posteriormente, convertida em créditos que compensam a energia consumida da rede, o que permite reduzir em até 95% a conta de luz de uma casa ou empresa.

Isso torna a energia solar fotovoltaica uma das alternativas mais econômicas e sustentáveis no mercado hoje em dia, contando com uma instalação simples e manutenção mínima dos equipamentos do kit solar.

No site do Portal Solar, você tem acesso à nossa calculadora solar, que permite a você simular de forma rápida e prática as principais características do sistema fotovoltaico que você precisa para atender o consumo da sua casa ou empresa e economizar na sua conta de luz.

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Métodos para obter energia solar

A obtenção de energia solar pode ser feita de forma direta ou indireta, com sistemas de uso passivo ou ativo da radiação do sol. Saiba mais sobre energia solar direta e indireta.

Direto

Os métodos diretos são os que apresentam apenas uma etapa para converter a energia solar no trabalho ou energia desejados pelo homem. Exemplo: energia solar fotovoltaica, que é a energia elétrica gerada diretamente quando os fótons de luz atingem a célula fotovoltaica.

Indireto

Os métodos indiretos são os que precisam de duas ou mais etapas para converter a energia solar ao tipo de energia que deseja utilizar. Um bom exemplo de método indireto é a energia heliotérmica, que utiliza os raios do sol de forma concentrada para aquecer líquidos e gerar vapor, o qual alimenta turbinas que geram energia mecânica para depois convertê-la em energia elétrica.

Sistemas passivos e ativos para uso de energia solar

Os sistemas passivos utilizam a energia solar de forma direta, por meio de uma estufa que transfere o calor do sol para o ar, mantendo o ambiente quente, ou mesmo por uma simples janela que permite a entrada de luz.

Já os sistemas ativos utilizam a radiação solar de forma indireta por meio de equipamentos mecânicos e elétricos que transferem ou transformam a energia solar no tipo de energia desejada. Por exemplo, um aquecedor solar, que transfere a energia térmica do sol para aquecer a água, ou um painel fotovoltaico, composto de células solares que convertem a luz do sol em energia elétrica.

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Vantagens e desvantagens da energia solar

Existem vantagens e desvantagens da energia solar que devem ser levadas em consideração no momento de optar por sua produção.

Vantagens da energia solar

  • Fontes de energia renováveis e alternativas;
  • Energia limpa (sem emissões);
  • Amplamente disponível em todo o mundo, especialmente em países tropicais, como o Brasil;
  • Pode ser utilizada em regiões isoladas que não têm acesso à rede;
  • Fonte gratuita, energia mais barata de produzir;
  • Tecnologias de painéis solares com longa vida útil, baixa manutenção e rápida queda de preços.

Desvantagens da energia solar

A energia solar é a principal fonte de energia renovável disponível ao homem, mas isso não significa que ela é ausente de desvantagens.

  • Fonte intermitente, pois o sol não está disponível a todo o momento;
  • Não pode ser captada durante a noite;
  • Produção variável durante o ano;
  • Custo de investimento dos projetos pode ser alto, especialmente se contarem com sistemas de armazenamento de energia solar;
  • Fabricação dos módulos (placas solares) apresenta certos impactos ambientais, como o alto consumo de energia e o uso de materiais tóxicos.

Energia solar no Brasil

Localizado próximo à Linha do Equador, o Brasil recebe altos índices de radiação solar em todo o seu território que se traduzem em um potencial enorme para o uso de sistemas de energia solar.

Segundo o Atlas Brasileiro de Energia Solar - 2ª edição, realizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Aéreas (INPE) e outras organizações, o país apresenta altas médias anuais de irradiação, especialmente no chamado cinturão solar, faixa que engloba estados do Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste.

Isso torna a energia solar uma ótima fonte alternativa para o Brasil, que pode utilizá-la para diversificar a sua matriz elétrica de forma sustentável e eficiente.

Os sistemas de aquecimento solar são a tecnologia mais antiga de uso da energia solar no Brasil, encontrados principalmente em residências particulares e nas casas de programas de moradia oferecidos pelo governo.

De acordo com o Plano Decenal de Energia (PDE) 2031, realizado com o apoio do MinistérioMinistério de Minas e Energia (MME), a área total de coletores solares no país atingiu 19,2 milhões de m² em 2020.

Na energia heliotérmica, embora o Brasil possua potencial (especialmente no semiárido nordestino), ele ainda não é aproveitado. O país possui apenas uma usina termossolar em operação, instalada no complexo de Porto Primavera, em Rosana (SP), pela Companhia Energética de São Paulo (Cesp).

Por sua vez, o uso da energia solar fotovoltaica cresceu exponencialmente em todo o Brasil nos últimos anos, principalmente em projetos de geração distribuída conectados à rede (on grid) instalados pelos consumidores.

Segundo os dados da ANEEL, o Brasil já possui mais de 1 milhão de consumidores atendidos por sistemas fotovoltaicos de GD, que totalizam uma capacidade instalada de mais de 10 Gigawatts (GW).

Na geração centralizada, que concentra as grandes usinas solares, a energia fotovoltaica também segue ganhando espaço, com cada vez mais projetos contratados nos leilões de energia realizados pelo governo.

De acordo com o levantamento da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR), a energia solar fotovoltaica já é a sexta fonte mais utilizada na matriz elétrica brasileira, com 4,5 GW de capacidade operacional.

Em 2021, o Brasil foi o quarto país do mundo que mais instalou energia solar fotovoltaica, segundo os dados daAgência Internacional de Energia Renovável (IRENA).

Energia solar no mundo

Nos últimos anos, a energia solar já é a fonte alternativa para geração elétrica que mais se espalha em todo o mundo.

Em 2021, segundo os dados da IRENA, o mundo atingiu 843,086 GW em capacidade instalada de energia solar fotovoltaica e 6,387 GW em energia heliotérmica.

A soma desses volumes coloca a energia solar como a segunda maior fonte renovável na matriz elétrica mundial, atrás apenas da energia hidráulica.

Veja, abaixo, o ranking mundial dos países com maior capacidade acumulada de energia solar fotovoltaica em 2021:

PosiçãoPaísCapacidade acumulada
China306,4 GW
Estados Unidos93,7 GW
Japão74,1 GW
Alemanha58,4 GW
Índia49,4 GW
Itália22,6 GW
Austrália19 GW
Coréia do Sul18,1 GW
Vietnã16,6 GW
10ºFrança14,7 GW
11ºHolanda14,2 GW
12ºReino Unido13,7 GW
13ºBrasil13,6 GW

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Author: Rueben Jacobs

Last Updated: 11/23/2022

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Name: Rueben Jacobs

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