O documento fornece um resumo sobre a história e os processos de obtenção de energia solar. Aborda desde a origem da energia solar no Sol até os principais processos de aproveitamento como o fotovoltaico, químico e térmico. Também descreve brevemente a história do uso da energia solar ao longo dos séculos e exemplos de aplicações como aquecedores e fornos solares.

1. Por Walder Antonio Teixeira
Walder.tt@gmail.com
ENERGIA SOLAR
ASSOCIAÇÃO SÉCULO XXI

2. ENERGIA SOLAR
Origem
– Processo de Fusão Nuclear no Sol
Sob grande pressão, no núcleo do Sol, e a grandes
temperaturas, Isótopos de Hidrogênio se unem para formar o
elemento Hélio, liberando uma grande quantidade de energia.
O combustível do Sol é o Hidrogênio, que deve durar ainda alguns
bilhões de anos.

3. ENERGIA SOLAR
Histórico:
 Século VII A.C. – Lentes. Usavam lentes de vidro ou cristal polido para
acender fogueiras.
 Arquitetura – Aquecimento de residências na Grécia Antiga e outros
lugares. As casas e templos eram construídos com orientação geográfica
de modo a aproveitar ao máximo a luz solar para o aquecimento e
iluminação.
 Horácio de Saussure, Suíça, 1767 – Projetou o primeiro coletor
solar, que chegou a 101 graus centígrados. Suas caixas de aquecimento
eram usadas para cozinhar alimentos.
 Energia Mecânica – A energia solar foi utilizada para produzir energia
mecânica e aquecimento de água somente após a Revolução Industrial.
Entre 1864 e 1878 o francês August Monchot desenvolveu vários
motores solares. O astrofísico americano Greeley Abbot, em 1936
construiu uma caldeira solar.
 - Podemos concluir que a utilização da energia solar para diversos
fins não é nenhuma novidade.

4. ENERGIA SOLAR Histórico:
– Padre Himalaya
Padre Himalaya ou Manuel Antonio Gomes (1868 – 1933)
– Foi um padre português que adotou como nome o apelido de Himalaya
por ser muito alto. Além de Físico, Químico e Educador era Inventor e
Terapeuta.

5. ENERGIA SOLAR Histórico:
– Padre Himalaya
 É importante falar de Himalaya, quando se fala de energia solar, pois
uma de suas invenções, o Pirelióforo ganhou um grande prêmio na
feira de St. Louis em 1904. Era uma armação composta de vários
espelhos que produziam temperaturas de até 3500 graus Celsius. Ele
pretendia usar na siderurgia para derreter metais de alta
temperatura, para aquecer água e mover motores a vapor com o
intuito de gerar eletricidade. A energia solar para ele seria uma fonte
de energia gratuita e generalizada por todo o planeta. Infelizmente
sua invenção surgiu na mesma época que começou a febre do uso do
petróleo.
 Himalaya produziu um novo tipo de pólvora para o exército
americano e quando esteve na Argentina escreveu um livro sobre
Cosmologia. Pouco conhecido hoje em dia, Himalaya patenteou
várias invenções, era adepto do vegetarianismo, da naturopatia, da
fitoterapia, de uma educação mais voltada para a natureza e de um
desenvolvimento socialmente e tecnologicamente sustentado.

6. ENERGIA SOLAR Histórico:
 Einstein e o efeito fotoelétrico
O efeito fotoelétrico foi observado, primeiramente, por Edmond
Bequerel em 1839, mas só foi explicado em 1905 por Einstein. Em
1905 Einstein publica um trabalho sobre o efeito fotoelétrico, onde
ele prova que determinado quantum de energia luminosa pode
arrancar elétrons de uma placa de metal.
Com as grandes descobertas da microeletrônica na década de 50 do
século XX, surgem 1956 as primeiras células fotovoltáicas industriais.
Como o custo era muito alto, as células fotovoltáicas só eram usadas
em aplicações especiais.

7. ENERGIA SOLAR Histórico:
 Os satélites e os painéis fotovoltaicos – Corrida espacial
Com o início da corrida espacial, e a utilização de satélites para
comunicação e para a espionagem (Guerra Fria). Começou-se a usar
os painéis fotovoltaicos como fonte de alimentação para estes
satélites. Neles os painéis captavam a luz do sol e carregavam as
baterias. Os painéis são caros hoje, mas eram incrivelmente caros na
época (décadas de 60 e 70 do século XX).
Foto:
- Estação Espacial e seus
painéis solares.

8. ENERGIA SOLAR Histórico:
 1973 – Guerra doYon kipur – Primeira crise do petróleo
Em 1973 o Egito ataca Israel. Durante e depois desta guerra a
OPEP(Organização dos países exportadores de petróleo) descobre
sua força e provoca o primeiro choque do petróleo.
A partir daí surgem projetos relacionados as energias alternativas: Na
década de 80 o Brasil cria o pró álcool, que se torna a primeira
experiência governamental de substituição da gasolina.
Infelizmente, o preço internacional do açúcar, as pressões das
empresas produtoras de petróleo e a falta de ação do governo
derrubou a iniciativa. O álcool só voltou no final da década de 90
com a subida do barril de petróleo, e o começo das guerras da
energia (Invasão do Iraque, Afeganistão, etc.).
A partir daí, as energias alternativas tornaram-se mais aceitas, dentre
elas destacam-se a eólica e a solar. Mas mesmo assim, elas chegam
muito modestamente por causa das pressões.

9. ENERGIA SOLAR Energias Renováveis:
 Dentre as energias Renováveis podemos citar:
- Energia Eólica – Energia dos ventos
- Energia Solar – Luz do sol
- Energia Hídrica - Hidrelétricas
- Energia das Marés
- Energia das Ondas – Energia das ondas dos mares.
- Energia Geotérmica – Energia do calor do interior da terra.
- Biocombustíveis – Energia da Biomassa
A energia eólica, ou dos ventos tem a sua origem no calor da luz do sol
que aquece e movimenta o ar. A energia hídrica é originada nas
chuvas (rios) cuja evaporação também se deve ao sol.
Somente as energias das marés e a geotérmica tem outra origem. A
geotérmica tem a sua origem no calor do interior da terra, e a das
marés tem a sua origem na força de gravidade da lua.

10. ENERGIA SOLAR Energias Não Renováveis:
 Dentre as fontes de energias Não Renováveis podemos
citar:
- Petróleo – Fonte que move a nossa civilização, mas que está acabando.
- Carvão Mineral – Fonte altamente poluente, um dia também irá acabar.
- Nuclear – Também depende de minerais que possuem fontes finitas.
É preciso destacar o fato de que a energia nuclear, além ser muito cara para
ser implementada, tem um custo, infinitamente, astronomicamente
maior para se livrar dela. Se é que é possível se livrar dela. Seus
componentes radioativos, por durarem milhares de anos criam a
necessidade de um monitoramento constante por gerações, mesmo não
havendo acidentes. O custo de ter de vigiar componentes radioativos
por milhares de anos não é calculado quando se constrói uma usina.
Na minha opinião, construir uma usina nuclear é um dos atos mais
criminosos que se pode cometer em função do lucro.

11. ENERGIA SOLAR - Processos
São três os principais processos usados para o
aproveitamento da energia solar:
 Processo Fotovoltáico > Para gerar Energia Elétrica
 Processo Químico > Fotossíntese – Origem dos biocombustíveis
 Processo Térmico > Aquecimento

12. ENERGIA SOLAR – Processo Fotovoltáico
Processo Fotovoltáico
Transforma a luz diretamente em eletricidade
 Diodo semicondutor
Geralmente feito de silício, o diodo fotossensível possui duas partes:
uma com silício “dopado” negativamente e outro “dopado”
positivamente, formando uma junção. Quando a luz atinge essa
junção o quantum de energia da luz faz mover os elétrons livres do
silício.
 Alto Custo
A produção desses semicondutores envolve alta tecnologia de
metalurgia e possui custos elevados.

13. ENERGIA SOLAR – Processo Fotovoltáico
Painéis
Fotovoltáicos

14. ENERGIA SOLAR – Processo Químico -
Fotossíntese
 Os biocombustíveis como o álcool (etanol) e o biodiesel tem a sua
origem na fotossíntese das plantas.
 A fotossíntese é o processo químico onde os vegetais usam a
energia do sol para produzir cadeias carbônicas. As plantas tiram o
carbono do ar para sintetizar suas proteínas. Quando usamos um
biocombustível, o carbono que veio do ar volta para o ar formando
um ciclo que não acumula carbono.
 Tanto o petróleo quanto o carvão mineral tiveram origem na
fotossíntese feita pelas plantas milhões de anos atrás. Ou seja,
petróleo e carvão mineral são produtos indiretos da energia solar.

15. ENERGIA SOLAR – Processo Térmico
Processo Térmico
O processo térmico tem por objetivo o aquecimento, seja
do ar ou da água (gases ou fluidos) e alimentos para
diversos usos.
 Aquecimento de ambientes através da arquitetura ou de
um dispositivo de aquecimento e circulação de ar.
 Aquecimento de água para banhos e lavagem.
 Aquecimento de água para gerar vapor.
 Aquecimento de alimentos para desidratar, cozinhar ou
assar.

16. ENERGIA SOLAR – Processo Térmico
Termos Usados no Processo Térmico de Energia Solar:
 Efeito estufa – O efeito estufa que ocorre na atmosfera pode ser
reproduzido em um coletor solar. A luz penetra o vidro do aquecedor e
esquenta o interior. O interior de cor preta não reflete a luz, e assim, a
maior parte da energia luminosa se transforma em calor e radiação
infravermelha. A radiação infravermelha não atravessa o vidro e
esquenta mais ainda o interior do coletor. Este processo chama-se
“armadilha térmica”. Existem aquecedores de água que não usam
vidro e por isso não usam o efeito estufa, eles são menos eficientes.
 Aquecimento de água – É a principal uso que se faz do coletor
solar
 Boiler – É o nome que se dá ao reservatório térmico de água.

17. ENERGIA SOLAR – Processo Térmico
Termos Usados no Processo Térmico de Energia Solar
(continuação):
 Sistema termossifão – A água quente por ser menos densa que a
água fria tende a subir, enquanto a água mais fria tende a descer. Esse
processo chama-se “termossifão”. Ele provoca o movimento da água
dentro de um sistema de aquecimento.
 Sistema de aquecimento auxiliar – É um sistema elétrico com
sensor. Quando a água de um reservatório térmico fica muito fria o
sistema auxiliar liga um aquecedor elétrico que mantêm o
reservatório aquecido.

18. ENERGIA SOLAR – Processo Térmico
Exemplo de Aquecedor e
reservatório térmico de
água

19. ENERGIA SOLAR
Finalidades dos coletores de Energia Solar
Tipos de coletores solares e suas finalidades:
 Aquecedor solar - O aquecedor solar é normalmente usado para
aquecimento de água. Também pode ser usado para produzir vapor
e gerar eletricidade.
 Secador solar - O secador solar é usado para secagem de grãos.
 Desidratador solar - O desidratador é usado para desidratar
alimentos como verduras e frutas.
 Forno Solar - Usa-se o forno solar para aplicações de altas
temperaturas como o derretimento de metais ou para assar e
cozinhar alimentos.

20. ENERGIA SOLAR
Exemplo de
Forno Solar

21. ENERGIA SOLAR - Tipos de Coletores:
 Coletores industriais
Usados nas Indústrias para aquecimento de grande quantidade de água, ou
para produzir eletricidade.
 Coletores planos
Usados em diversas finalidades: secadores, desidratadores, etc.
 Coletores parabólicos
Usados para concentrar a luz solar com o objetivo de atingir altas
temperaturas.
 Torres solares
São concentradores de energia usadas para produzir eletricidade em
grande escala. Exemplos:
 Torre de espelhos – vários espelhos concentram a luz em uma
torre que esquenta água e gera vapor para produzir eletricidade.
 Torre de convecção – O ar é aquecido em uma grande área, o
movimento do ar se direciona para uma torre e move turbinas
eólicas.

22. ENERGIA SOLAR
Coletores
Parabólicos
(Stirling)

23. ENERGIA SOLAR
Torre solar de 115 metros perto
de sevilha na Espanha com 624
espelhos

24. ENERGIA SOLAR
Torre solar de
convecção –
Projeto
Enviromission -
Austrália

25. VÍDEOS
 Vídeo: EnviroMission
 Video:Abengoa Solar
 Video: Dois tipos de captação

26. ENERGIA SOLAR - Prática
Como transformar uma simples gaveta em
desidratador solar?
- A seguir vamos mostrar como fizemos um desidratador
com material reciclado.

27. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (1):
- Custo do Projeto: R$ 14,00.
O custo refere-se somente
ao vidro e seu corte, pois o
restante do material como a
tela, pregos, arame já
possuíamos.
A gaveta era material que
foi descartado e acabaria
indo para um lixão.

28. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (2):
Tira-se a parte frontal e o
fundo da gaveta. No fundo
tem uma folha de madeira
mais fina que é fixada em
um sulco.
Cola-se o fundo na parte de
cima. Corta-se um vidro do
tamanho do fundo e da
espessura do sulco, para que
o vidro deslize pelo sulco.
O fundo torna-se a parte de
cima com um vidro
corrediço.

29. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (3):
Com a parte interna pintada
de preto, uma tela removível
na metade da altura para
colocar os alimentos a
serem desidratados, e um
vidro por cima, o dispositivo
está pronto.
Diferente dos
aquecedores, os
desidratadores e os
secadores devem ter
pequenas aberturas para o
ar circular e retirar a
umidade.
Foto:
- Colocando alimento na
tela interna.

30. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (4):
Como a madeira é um bom
isolante térmico, ela não
deixa o calor escapar pelos
lados.
Plásticos e isopor também
são bons isolantes
térmicos, mas devem ser
evitados quando se associa
alimentos com temperaturas
altas. Os plásticos e o isopor
soltam substâncias toxicas
quando aquecidos.
Foto:
- Colocando o vidro
responsável pelo efeito
estufa.

31. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (5):
Conseguimos temperaturas
entre 60 e 70 graus
centígrados. Temperaturas
ideais para produzir bananas
passa, passas, tomates secos
e outros alimentos
desidratados.
Foto:
- Dispositivo pronto para a
secagem.

32. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (6):
Não é preciso pintar o lado
externo de preto, pois a
mesma madeira que não
deixa o calor sair , também
não deixa entrar.
Foto:
- Dispositivo inclinado em
direção ao sol com pimenta
para desidratar.

33. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (7):
Depois de seca e moída a
pimenta desidratada pode ser
colocada em um frasco de
pimenta calabresa.
Foto:
Frasco com pimenta calabresa
solar.

34. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (8):
Para fazer banana passa e
frutas maiores, nós usamos
uma grade de metal
substituindo a tela.
Foto:
Tela e grade do desidratador.

35. ENERGIA SOLAR – Transformando uma gaveta em
desidratador solar (9):
A grade de metal é uma
solução melhor para suportar
peso de frutas grandes.
Foto:
Dispositivo solar com grade
para desidratar bananas.