Por Wilson Azevedo
O homem sempre olhou para o céu adorava o sol como um deus, e este sempre teve papel preponderante na vida de todos seres vivos. Um dos motivos da extinção dos dinossauros foi a falta de luz solar um meteorito que colidiu com a terra, levantando uma nuvem de poeira que impediu a penetração de luz solar, com isso as plantas não realizaram a fotossíntese e os animais herbívoros morreram de fome e seus predadores ficaram sem alimentos.
Por milhares de anos o homem sobreviveu do trabalho braçal, quando descobriu a roda deu-se um passo importante, chegando à roda d’água, as chamadas rodas hidráulicas e depois os moinhos de vento que deu um incremento significativo a quantidade do regime de trabalho, ou potência. A tabela abaixo dá uma noção da potência de cada uma das fontes energéticas (realizadores de trabalho):
FONTE ENERGÉTICA POTÊNCIA OBSERVAÇÕES
Homem 80 W
Boi 500 W
Cavalo 750 W
Moinho de água 1,5 a 1,8 kW Roda com diâmetro superior a 5m
Moinho de vento 1,5 a 1,6 kW Moinho de vento típico
Automóvel de 1000cc 45 a 60 kW
O desenvolvimento de novas tecnologias ao longo do tempo foi agregando potência às diversas maquinas de produção, aumentando sua capacidade, mas isso levou o homem a aumentar seu consumo de energia.
No atual estagio tecnológico do homem é praticamente impossível interromper este consumo de energia, mas ao mesmo tempo é insustentável o ritmo atual de consumo. É necessário que novas fontes de energia sejam descobertas e utilizadas e o ideal que estas novas fontes sejam renováveis.
Devemos ter em mente que todo o processo de desenvolvimento é um processo de apropriação de energia1, em ultima análise todas fontes de energia - hidráulica, biomassa, combustíveis fósseis, energia dos oceanos, eólica - são formas indiretas de energia solar.
A energia que chega à terra anualmente, enviada pelo sol é equivalente a 10 mil vezes o consumo da população neste período. As equações abaixo mostra a quantidade de energia total que a terra recebe:
Área projetada da Terra = (6.3x106)2 x 3,14 = 124x1012 m2;
Constante Solar = 1395 W/m2;
Energia recebida = 124x1012 x 1395 = 173x1015 W (2)
Uma das primeiras aplicações para a energia solar que se tem noticia, foi descrito na antiguidade quando a esquadra romana fez um cerco a cidade de Siracusa, a tal distância que as flechas não atingiam os navios, então Arquimedes com o uso de espelhos côncavos concentrou os raios solares sobre estes navios, o que levou eles a incendiarem.
O aproveitamento da luz solar na era moderna só iniciou em 1959 nos EUA como forma de geração de energia elétrica para os satélites. É uma forma de energia muito utilizada em lugares isolados, onde a rede de energia elétrica convencional esta distante dos pontos consumidores.
Existe três tipos para se obter energia solar, o primeiro é através de iluminação natural e do calor para aquecer os ambientes, denominado de aquecimento passivo, que vem da penetração ou absorção da radiação solar nas edificações, reduzindo assim a necessidade de iluminação artificial ou de aquecimento e isso é feito através de um estudo de arquitetura adequado, a chamada arquitetura bioclimática.
O segundo modo de obter energia solar é fototérmica, que utiliza a capacidade de um corpo absorver calor a partir da radiação solar e com isso aquecer fluidos, são os chamados coletores ou concentradores solares. Os coletores (figura 1) usados nas residências, hotéis, restaurantes, hospitais, etc., com finalidade de aquecer água para usos diversos, utilizados para temperaturas inferiores a 100ºC.
Já os concentradores (figura 2), captam energia solar de grandes áreas e concentra em uma área menor. São mais utilizados em instalações onde requer temperaturas mais elevadas, (podendo chegar até 3800ºC), tais como secagem de grãos, produção de vapor.
Placas coletoras fototérmicas (figura 1)
No terceiro modo temos a energia solar fotovoltaica (figura 3) que transforma energia solar diretamente em energia elétrica (denominado efeito fotovoltaico), neste processo a célula fotovoltaica é a unidade principal para conversão e requer uma alta tecnologia para sua confecção, são células fabricadas de silício.
Neste tipo de conversão o problema é o custo da célula fotovoltaica e o seu baixo rendimento ao converter energia solar em elétrica, chegando atualmente a uma eficiência de 25%, o que impede a sua larga utilização.
Células fotovoltaicas (figura 3)
Além das condições atmosféricas a o local e posição no tempo, como hora e dia do ano, devido a inclinação da terra em torno do seu eixo de rotação tem importância sobre o rendimento. No Brasil grande parte do território esta próximo à linha do equador, tendo assim grande incidência de irradiação solar. Então para usá-los devemos ter a mão o Atlas Solarimétrico do Brasil, ou o Atlas de Irradiação Solar no Brasil.
ENERGIA SOLAR NO BRASIL
No Brasil a Empresa Pesquisa Energética (EPE) foi criada com a finalidade de prestar serviços na área de estudo e pesquisas destinada a subsidiar o planejamento do setor energético.
A elaboração da Matriz Energética Nacional (MEN) é a base para definir as políticas energéticas que orientará o Planejamento Energético Nacional, que é um instrumento para planejamento a longo prazo das políticas energéticas do país, orientando tendências futuras.
Mas o que observamos é que Plano Nacional de Energia – 2030, não dão muita ênfase nas chamadas energias de fontes alternativas. Isso se deve em parte aos gestores do setor de energia privilegiar as fontes tradicionais como hidroeletricidade, petróleo, gás natural, carvão, nuclear, e biomassa, etc.
A Matriz Energética Nacional mostra que o crescimento de oferta interna de energia cresceu 5,9% em 2007, taxa superior ao crescimento da economia que foi de 5,4% conforme dados do IBGE.
Segundo a Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento (ABRAVA, 2001) existiam 500.000 coletores instalados em residências, com um crescimento anual por volta de 35% a 50%, e existe uma expansão significativa em estabelecimento como hotéis, hospitais, restaurantes industriais, motéis, para aquecimento de água.
Na geração de energia os sistemas fotovoltaicos estão sendo empregados em comunidades rurais e/ou isoladas do Norte e Nordeste do Brasil, basicamente em bombeamento de água para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura, eletrificação de escolas e postos de saúde, estações de telefonia, etc.
ENERGIA EÓLICA NO BRASIL
A conversão de energia cinética dos ventos em energia mecânica já é utilizado pela humanidade a mais de 3000 anos, com inicio na Pérsia. Eles usaram os moinhos de vento para bombear água para irrigação.
Praticamente não mudaram desde então, uma hélice ou pá atingida pelo vento que gira um eixo que por sua vez movimenta uma bomba ou gerador de eletricidade.
As primeiras aplicações da energia eólica para produzir eletricidade iniciaram na Dinamarca em 1980, com as primeira turbinas com capacidade de gerar de 30 a 55 kW. Hoje a capacidade de geração chega a 6000kW, para rotores com diâmetro de 114m e uma altura da torre de 120m com peso total de 480t.
Atualmente os EUA são lideres na incorporação de capacidade de geração, tendo uma política agressiva de incentivos, seja via créditos tributários ou fundos de investimentos em tecnologia. Eles tem como objetivo chegar em 2030 com 20% de sua capacidade atendida por energia eólica. Como objetivo secundário melhorar a qualidade do meio ambiente e revitalizar áreas rurais através de pagamento royalties pelo uso da terra.
Considerando o crescimento do PIB em 4,2% e a população crescendo 2,0 milhões/ano e consumo de energia elétrica aumentando em 5,1% ao ano, isto leva a uma demanda de 41.800MW de capacidade a ser instalada em nos próximos 10 anos a um custo estimado de US$ 40 bilhões na geração e US$ 16 bilhões na transmissão.
Comparando com os demais países em instalação de energia eólica no ano de 2007 o Brasil esta engatinhando neste tipo de energia, pois a potência mundial instalada é de 75.000MW, enquanto Brasil tem 1.423MW.
Hoje o parque industrial do Brasil esta com sua capacidade operacional em torno de 82%, e como energia é um insumo importante na produção e considerando que o governo espera um crescimento de 5% ao ano, não haverá energia suficiente para atender esta demanda.
Diante desta realidade faz-se necessário diversificar a matriz energética do país, e é neste contexto que a energia eólica tem papel importante, pois com um potencial de geração da ordem de 143,5GW (ou seja, mais que 10 Itaipu), enquanto o parque gerador brasileiro hoje produz 96GW.
O Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA), instituído pela lei 10.438 de 04/2202 e modificado pela lei 10.762 de 11/2003, visando incentivar a produção de energia de fontes eólicas, PCH e biomassa de produtores independentes autônomos e esta energia ser conectada ao Sistema Interligado Nacional.
Uma das vantagens do Brasil para tornar um grande produtor de energia eólica, é que 70% da população esta no litoral e é ali que se encontra o maior potencial eólico, os ventos são em média estáveis e comportados e de velocidade alta. Esta energia pode complementar a sazonalidade de hidrelétricas durante os baixos níveis dos reservatórios, a figura abaixo demonstra isso claramente.
Poluição visual de um parque gerador eólico
CONCLUSÃO
O Brasil para continuar produzindo e gerando emprego tem necessidade de energia, e esta necessidade implica elevados custos sociais e ambientais. Isto é fato. O que perguntamos é se a sociedade esta disposta a pagar este preço para produzir a energia necessária para este desenvolvimento?
Com certeza a resposta é sim, pois o consumo de energia cresce dia a dia, então o que pode ser feito é minimizar estes impactos. É nesta hora que entra as chamadas energias de fonte alternativas, mas não esquecendo que mesmo estas produzem degradações. Os moinhos de ventos para produzir energia elétrica produzem ruídos, devendo portanto serem instalados em lugares desabitados. Também tem um impacto muito grande no visual da região onde estão, devem ser instalados longe das rotas de migração de aves e provoca interferência eletromagnética nas telecomunicações.
Os coletores solares mesmo utilizando tecnologias de última geração ainda são caros e de pouco rendimento para geração de energia elétrica. No entanto são ideais para zonas distante das linhas de distribuição de energia elétricas, onde os coletores cumprem bem seu papel. Mas devem ser subsidiados pela sociedade, pois de outro modo esta populações jamais teriam acesso aos benefícios que a eletricidade trás.
Os coletores ainda podem ser utilizados com aquecedores de água, e o aquecimento de água é o item que mais trás impacto nas contas de energia, principalmente da população de baixa renda
No que se refere a energia eólica o Brasil detém tecnologia para implementar a utilização deste tipo de energia, mas para isso deve ter uma regulamentação clara, afim de garantir retorno do investimento aplicado, assim ganhará a sociedade e o meio ambiente.
Links interessantes sobre utilização de energia solar:
- http://kottke.org/08/03/solar-furnaces
- http://www.ut.uz/eng/today/uzbek_scientists_created_a_powerful_solar_laser.mgr
- http://www.solar.ufrgs.br/ Laboratório de energia solar da UFRGS
- http://www.cresesb.cepel.br/faq/faq_solar.htm Perguntas sobre energia solar
- www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.htm Fac. Eng. Mec.- Unicamp
- www.fcmc.es.gov.br/
- www.sciencemag.org.
- educar.sc.usp.br/licenciatura/1999/solar.html
- http://www.les.ufpb.br/portal/ Laboratório de energia solar da UFPB
- http://www.abens.com.br/ associação brasileira energia solar
Referências Bibliográficas:
Reis, Lineu Belico dos. Energia, recursos naturais e a prática do desenvolvimento sustentável. Barueri, SP: Manole, 2005. p.78.
GREEN, M. A. et al. Solar celi efficiency tables: version 16. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Sydney, v. 8, p. 377-384, 2000 (Adaptado).
Lei 10.438 de 26 de abril de 2002
http://www.seplan.go.gov.br/energias/livro/cap06.pdf - acessado em 11/10/2008
http://www.seplan.go.gov.br/energias/livro/cap06.pdf - acessado em 11/10/2008
http://www.seplan.go.gov.br/energias/livro/cap09.pdf - acessado em 11/10/2008
http://www.seplan.go.gov.br/energias/livro/cap10.pdf - acessado em 11/10/2008
http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.html
www.cresesb.cepel.br/publicacoes/download/Info7_pag8-9.PDF - acessado em 11/10/2008
www.cresesb.cepel.br/atlas_eolico_brasil/atlas-web.htm - acessado em 11/10/2008
http://www.mme.gov.br/programs_display.do?chn=914&pag=13060 – acessado em 11/10/2008
Plano Nacional de Energia 2030. Recursos Energéticos Rio de Janeiro:EPE, 2007
Atlas de Energia Elétrica do Brasil. Energia Eólica – Item 6. Ed. Brasília: ANEEL, 2005. p. 93-110.
Atlas de Energia Elétrica do Brasil. Carvão Mineral – Item 3. Ed. Brasília: ANEEL, 2005. p. 29-42.
Balanço Energético Nacional 2008 - Resultados Preliminares Ano Base 2007
libdigi.unicamp.br/document/?view=1033 - acessado em 11/10/2008
www.senado.gov.br/web/comissoes/cma/ap/AP20080619_EnergiaEolica_CNI.pdf - acessado em 11/10/2008
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www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/index.html&conteudo=./energia/solar.html - acessado em 12/10/2008
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mtc-m17.sid.inpe.br/rep-/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/05.03.14.09 - acessado em 12/10/2008
www.nuca.ie.ufrj.br/gesel/seminariointernacional/2008/arquivos/P_ArmindoMonica_EnergiaEolica.pdf - acessado em 10/10/2008
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http://www.les.ufpb.br/portal/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=21&Itemid=30