Como funcionam as usinas solares

O que é energia solar?
Energia solar é um termo usado quando nos referimos às diferentes formas de energia provenientes do Sol. Estrelas como o Sol produzem energia por meio da fusão de átomos de hidrogênio. Nesse processo, parte da massa dos átomos combinados é perdida, transformando-se em ondas eletromagnéticas, que se estendem por um amplo espectro de frequências: desde o infravermelho (calor), luz visível, raios ultravioleta até a radiação gama.

Parte dessa imensa quantidade de energia em forma de ondas eletromagnéticas chega até a Terra, aquecendo-a e promovendo a manutenção das diferentes formas de vida existentes. Com o avanço da Física e o desenvolvimento de novos materiais, aprendemos a aproveitar a radiação solar para produzir eletricidade sem gerar poluição ou causar grandes impactos ambientais. Isso é possível por meio das células fotovoltaicas.

O que são células fotovoltaicas?
As células fotovoltaicas são dispositivos eletrônicos capazes de converter a luz em energia elétrica por meio de um fenômeno chamado de efeito fotoelétrico. Tal fenômeno foi descoberto pelo físico alemão Albert Einstein, em 1905, o que lhe rendeu o prêmio Nobel de Física em 1922. A invenção da primeira célula fotovoltaica, no entanto, é atribuída ao físico francês Alexandre-Edmond Becquerel. Na época, Becquerel tinha apenas 19 anos de idade.

No efeito fotoelétrico, a luz comporta-se como uma partícula (fóton) que, ao colidir com determinados materiais, fornece energia cinética suficientemente grande para os seus elétrons “saltarem” para fora do material. Esses elétrons ejetados recebem o nome de fotoelétrons.

Quando lemos sobre o funcionamento das células fotovoltaicas, utilizadas nas placas solares, é comum encontrarmos diferentes designações, como efeito fotoelétrico e efeito fotovoltaico. Fundamentalmente, trata-se do mesmo fenômeno, no entanto, no efeito fotoelétrico, a luz incidente sobre uma superfície ejeta os elétrons do interior desse material; no efeito fotovoltaico, a incidência de luz promove uma diferença de potencial elétrico, que, por sua vez, leva à formação de uma corrente fotoelétrica.

Como funciona a usina solar?
A captação da energia solar funciona por meio do uso de painéis formados pela associação de um grande número de células fotovoltaicas, também conhecidas como células solares. Essas células são feitas de materiais semicondutores capazes de absorver grandes faixas do espectro solar. Atualmente a maior parte das células solares utiliza o silício em seu estado cristalino para a geração de energia elétrica.

O avanço tecnológico permitiu a produção de células solares que utilizam monocristais de silício para a produção de energia elétrica. Essas células são muito mais eficientes e também mais caras que as células solares tradicionais, de silício cristalino.

Os vidros utilizados para cobrir os painéis solares também possuem um papel importante: são pouco refletivos, deixando passar quase toda a luz incidente sobre eles. Para tanto, são produzidos com baixíssimo teor de ferro e outros metais.

A combinação de novos materiais fotovoltaicos e vidros pouco refletores permite a criação de células solares cada vez mais eficientes. Atualmente já existem células fotovoltaicas com 26% de eficiência, ou seja, essas células são capazes de transformar 26% da energia luminosa que é irradiada sobre elas em energia elétrica. Uma vez que a potência por metro quadrado irradiada pelo Sol ao nível do mar é de 1400 Watts/m², uma placa solar de 1 m² seria capaz de gerar até 365 W."

Fonte: Brasil Escola