Recursos Renováveis. É um problema que enfrentamos todos os dias, quer percebamos ou não. Com cada bomba de uma manivela de gás, a cada pressão do acelerador de um carro, com cada tomada de nossos carregadores de smartphones, estamos consumindo combustível. E um dia, esse combustível vai acabar. Então, por que não usamos a única fonte de energia que não vai acabar - o sol?
O sol é uma entidade magnífica. Ele fornece ao mundo energia suficiente para alimentar toda a civilização. O único problema é como captamos e aproveitamos essa energia? De que adianta um monte de energia livre se não podemos convertê-la em um meio útil? Aí está a questão, e é muito mais difícil de resolver do que você imagina.
“ Espere um minuto ”, você diz, “ temos eletricidade solar comercial desde os anos 80! E você estaria certo em dizer isso. No entanto, o problema não está em como converter a energia do sol em eletricidade. Nós já sabemos como fazer isso - não apenas em um nível que possa ser consumido em massa. Para entender os limites da energia solar, precisamos saber como funcionam os painéis solares.
Então junte-se a mim enquanto eu me aprofundo no funcionamento interno da energia solar. Vamos dar uma olhada mais de perto no processo envolvido na transformação da luz do sol em uma fonte de combustível viável.
A energia solar começa, como seria de esperar, com o sol. Aquela bola gigante de fogo que paira no céu é a fonte perfeita de energia. Ao contrário do carvão, o sol não entope nossa atmosfera com dióxido de carbono. É facilmente acessível para que não tenhamos que perfurar ao redor do mundo. Trabalhar com energia solar não representa ameaça para os seres humanos (exceto talvez para a queimadura solar ocasional).
E acima de tudo, a energia solar é gratuita. Além de construir os receptores reais e manter o equipamento, a energia solar não tem nenhum custo associado a ele.
Então, como tudo funciona?
A energia está ao nosso redor em diferentes formas. Luz é energia. Calor é energia. O movimento é energia. Quietude é energia (potencial). O sol emite uma enorme quantidade de luz e nosso objetivo é converter essa energia luminosa em algo que podemos usar, ou seja, energia elétrica.
Na maioria dos casos, quando a luz atinge um objeto, ela é convertida em energia térmica. Pense em sua última visita à praia. Enquanto você se sentou ao sol, sua pele ficou quente. É um simples fato da vida que todos nós experimentamos. Mas existem certos materiais que convertem a luz em outras energias além do calor. O silício é um desses materiais.
Quando a luz atinge o silício, não se dissipa como calor. Em vez disso, os elétrons da molécula de silício se movem, produzindo uma corrente elétrica. A fim de utilizar o silício desta forma, no entanto, você precisa de grandes cristais de silício que são grandes o suficiente para produzir quantidades perceptíveis de eletricidade.
Versões mais antigas da tecnologia solar usavam cristais de silício. Como se verificou, este método de conversão de luz solar não era muito viável porque grandes cristais de silício são difíceis de cultivar. Quando algo é difícil, o preço permanece alto. Se o preço permanecer alto, o uso generalizado se tornará improvável.
Atualmente, a tecnologia solar usa um material diferente. Este novo material é composto de cobre, índio, gálio e selênio e é apropriadamente chamado de cobre-índio-gálio-seleneto, ou CIGS. Ao contrário do silício, os cristais feitos de CIGS são menores e mais baratos, mas são muito mais ineficientes que o silício na conversão da luz solar.
E é onde estamos hoje. A eletricidade solar é responsável por muito pouco da produção mundial de energia, e permanecerá assim até que os cientistas encontrem um novo material que funcione tão bem quanto o silício ou descubra um método de produção barata de grandes cristais de silício.
Por mais ineficientes que sejam os painéis solares, existem alguns métodos que são usados para melhorar a captura e o armazenamento da eletricidade solar. Uma maneira é usar uma bateria que armazene a energia, permitindo o consumo quando não há sol - à noite e em dias nublados. Outra maneira é usar um heliostato.
O que é um heliostato? Você pode imaginá-lo como um grande espelho (ou muitos espelhos) ligado a um poste ou plataforma giratória (ou muitos postes e plataformas). Ao contrário dos painéis solares, os heliostatos não absorvem diretamente o sol; em vez disso, eles usam espelhos para redirecionar a luz do sol e apontá-la para painéis solares estacionários para absorção.
Heliostats são controlados principalmente por computadores. Esses computadores são alimentados com certos dados (a localização do heliostat, a localização do painel solar, a hora e a data) e os dados são comprimidos até que o computador possa calcular a posição do sol no céu. Feito isso, o computador ajusta o ângulo do espelho para que a luz do sol seja refletida e atinja o painel solar de destino.
O maior benefício do heliostat é que uma grande quantidade deles pode ser planejada para ser direcionada a um único receptor solar. Enquanto normalmente um painel solar pode receber apenas alguma cobertura da luz solar, um arranjo de heliostatos pode amplificar drasticamente a quantidade de luz sendo convertida.
Mas mesmo com heliostatos, a energia solar ainda tem um longo caminho a percorrer antes de poder ser usada em larga escala. Se não fosse pelo problema de converter a luz solar real, a energia solar seria o combustível mais renovável, mais acessível e mais saudável para o meio ambiente para nossa civilização. Isto é, até o sol explodir.
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