Energia Solar: 10 Principais Aplicações da Energia Solar - Explicada!
Algumas das principais aplicações da energia solar são as seguintes: (a) Aquecimento solar de água (b) Aquecimento solar de edifícios (c) Destilação solar (d) Bombagem solar (e) Secagem solar de produtos agrícolas e animais (f) Fornos solares (g) Cozimento solar (h) Geração de energia solar (i) Produção de energia solar térmica (j) Casas verdes solares.
(a) Aquecimento Solar de Água:
Uma unidade de aquecimento solar de água compreende um coletor de metal de placa plana enegrecido com uma tubulação de metal associada voltada para a direção geral do sol. O coletor de placas tem uma cobertura de vidro transparente acima e uma camada de isolamento térmico abaixo dele.
A tubulação de metal do coletor é conectada por um tubo a um tanque isolado que armazena água quente durante dias nublados. O coletor absorve as radiações solares e transfere o calor para a água que circula pela tubulação, seja por gravidade ou por uma bomba.
Esta água quente é fornecida ao tanque de armazenamento através da tubulação de metal associada. Este sistema de aquecimento de água é comumente usado em hotéis, casas de hóspedes, bungalows turísticos, hospitais, cantinas, bem como unidades domésticas e industriais.
(b) Aquecimento Solar de Edifícios:
A energia solar pode ser usada para aquecimento de espaços de edifícios de várias maneiras, a saber:
(a) Coletar a radiação solar por algum elemento do edifício, ou seja, a energia solar é admitida diretamente no edifício através de grandes janelas viradas para o sul.
(b) Usando coletores solares separados que podem aquecer a água ou o ar ou dispositivos de armazenamento que podem acumular a energia solar coletada para uso durante a noite e durante os dias inclemente.
Quando o edifício requer calor, a partir desses coletores ou dispositivos de armazenamento, o calor é transferido por equipamentos convencionais, como ventiladores, dutos, saídas de ar, radiadores e registros de ar quente, etc., para aquecer os espaços de um edifício.
Quando o edifício não requer calor, o ar aquecido ou a água do coletor podem ser movidos para o dispositivo de armazenamento de calor, tal como um tanque de água bem isolado ou outro material de retenção de calor. Para dias inclementes, é necessário um sistema de aquecimento auxiliar usando gás, óleo ou eletricidade como sistema de backup.
c) Destilação solar:
Nas regiões semi-áridas e costeiras, há escassez de água potável. A abundante luz solar nessas áreas pode ser usada para converter água salgada em água destilada potável pelo método de destilação solar. Neste método, a radiação solar é admitida através de uma cobertura transparente de vidro hermético, em uma bacia escura e escura, contendo água salgada.
A radiação solar passa através das coberturas e é absorvida e convertida em calor na superfície enegrecida, fazendo com que a água evapore da salmoura (água salgada impura). Os vapores produzidos são condensados para formar água purificada no interior frio do telhado.
A água condensada flui pelo telhado inclinado e é coletada nos cochos colocados na parte inferior e de lá em um tanque para abastecer água destilada em áreas de escassez, em faculdades, laboratórios de ciências da escola, laboratórios de defesa, bombas de gasolina, hospitais. e indústrias farmacêuticas. O custo por água destilada por litro obtido por este sistema é mais barato do que a água destilada obtida por outros processos baseados em energia elétrica.
d) Bombagem solar:
No bombeamento solar, a energia gerada pela energia solar é utilizada para bombear água para fins de irrigação. A exigência de bombeamento de água é maior nos meses quentes de verão, o que coincide com o aumento das radiações solares durante este período e, portanto, este método é mais apropriado para fins de irrigação. Durante os períodos de mau tempo, quando as radiações solares são baixas, a necessidade de bombeamento de água também é relativamente menor, já que as perdas de transpiração das lavouras também são baixas.
(e) Secagem Solar de Produtos Agrícolas e Animais:
Este é um método tradicional de utilização de energia solar para secagem de produtos agrícolas e animais. Os produtos agrícolas são secados em um secador de gabinete simples, que consiste em uma caixa isolada na base, pintada de preto no lado interno e coberta com uma folha de vidro transparente inclinada.
Na base e na parte superior dos lados, orifícios de ventilação são fornecidos para facilitar o fluxo de ar sobre o material de secagem que é colocado em bandejas perfuradas dentro do gabinete. Essas bandejas perfuradas ou racks são cuidadosamente projetados para fornecer exposição controlada às radiações solares.
A secagem solar, especialmente de frutas, melhora a qualidade dos frutos à medida que a concentração de açúcar aumenta na secagem. Normalmente, os frutos moles são particularmente vulneráveis ao ataque de insetos, pois o teor de açúcar aumenta com a secagem, mas em um secador de frutas, um tempo considerável é economizado com a secagem mais rápida, minimizando as lacunas nas chances de ataque de insetos.
A prática atual de secar pimentas espalhando-as no chão não apenas requer muito espaço aberto e trabalho manual para manuseio do material, mas torna-se difícil manter sua qualidade e sabor a menos que a secagem seja feita em uma atmosfera controlada. Além disso, os produtos que são secos ao sol muitas vezes ficam estragados devido a chuvas repentinas, tempestades de poeira ou por pássaros. Além disso, os relatórios revelam que não é possível atingir um teor muito baixo de umidade nos pimentões secos ao sol.
Como resultado, os chilies tornam-se propensos a atacar por fungos e bactérias. Na secagem ao sol, às vezes, o produto é seco e sua qualidade é perdida. O secador operado por energia solar ajuda a superar a maioria dessas desvantagens.
Outros produtos agrícolas comumente secos à base de plantas são batata frita, berseem, grãos de milho e arroz, gengibre, ervilha, pimenta, castanha de caju, madeira e secagem de verniz e cura de tabaco. A secagem por atomização de leite e a secagem de peixe são exemplos de produtos animais secos solares.
(f) Fornos Solares:
Em um forno solar, a alta temperatura é obtida concentrando as radiações solares em um espécime usando um número de heliostatos (espelhos giratórios) dispostos em uma superfície inclinada. O forno solar é usado para estudar as propriedades das cerâmicas a temperaturas extremamente altas acima do intervalo mensurável em laboratórios com chamas e correntes elétricas.
O aquecimento pode ser realizado sem qualquer contaminação e a temperatura pode ser facilmente controlada, alterando a posição do material em foco. Isso é especialmente útil para operações metalúrgicas e químicas. Várias medidas de propriedade são possíveis em um espécime aberto. Uma importante aplicação futura dos fornos solares é a produção de ácido nítrico e fertilizantes do ar.
g) Cozedura Solar:
Uma variedade de combustíveis, como carvão, querosene, gás de cozinha, lenha, bolos de esterco e resíduos agrícolas são usados para fins de cocção. Devido à crise energética, o fornecimento desses combustíveis está se deteriorando (madeira, carvão, querosene, gás de cozinha) ou é precioso demais para ser desperdiçado para fins de cocção (estrume de vaca pode ser melhor usado como esterco para melhorar a fertilidade do solo). Isso exigiu o uso de energia solar para fins de cozimento e o desenvolvimento de fogões solares. Um simples fogão solar é o fogão solar do tipo placa plana.
Consiste em uma caixa de metal ou madeira bem isolada, enegrecida do lado interno. As radiações solares que entram na caixa são de curto comprimento de onda. Como as radiações de maior comprimento de onda são incapazes de passar através das coberturas de vidro, a re-irradiação do interior enegrecido para fora da caixa através das duas coberturas de vidro é minimizada, minimizando assim a perda de calor.
A perda de calor devido à convecção é minimizada, tornando a caixa hermética. Isto é conseguido fornecendo uma faixa de borracha entre a tampa superior e a caixa para minimizar a perda de calor devido à condução, o espaço entre a bandeja escurecida e a cobertura externa da caixa é preenchido com um material insultuoso como lã de vidro, pó de serra, casca de arroz, etc.
Quando colocados à luz do sol, os raios solares penetram nas coberturas de vidro e são absorvidos pela superfície enegrecida, resultando num aumento da temperatura no interior da caixa. As panelas enegrecidas do exterior são colocadas na caixa solar.
O alimento não cozido é cozido com a energia térmica produzida devido ao aumento da temperatura da caixa solar. Área de coletor de tal fogão solar pode ser aumentada, fornecendo um espelho refletor de avião. Quando este refletor é ajustado para refletir os raios de sol na caixa, então um aumento de temperatura de 15 ° C a 25 ° C é alcançado dentro da caixa de fogão.
O fogão solar não requer combustível nem atenção enquanto cozinha os alimentos e não há poluição, não há carbonização ou transbordamento de alimentos e a vantagem mais importante é que o valor nutricional dos alimentos cozidos é muito alto, pois as vitaminas e os sabores naturais dos alimentos não são destruído.
Custo de manutenção do fogão solar é insignificante. A principal desvantagem do fogão solar é que o alimento não pode ser cozido à noite, durante dias nublados ou a curto prazo. Cozinhar leva comparativamente mais tempo e chapattis não pode ser cozido em um fogão solar.
(h) Solar Electric Power Generation:
A energia elétrica ou eletricidade pode ser produzida diretamente da energia solar por meio de células fotovoltaicas. A célula fotovoltaica é um dispositivo de conversão de energia que é usado para converter fótons de luz solar diretamente em eletricidade. É feito de semicondutores que absorvem os fótons recebidos do sol, criando elétrons livres com altas energias.
Esses elétrons livres de alta energia são induzidos por um campo elétrico, para fluir para fora do semicondutor para realizar um trabalho útil. Este campo elétrico em células fotovoltaicas é normalmente fornecido por uma junção pn de materiais que possuem propriedades elétricas diferentes. Existem diferentes técnicas de fabricação para permitir que essas células atinjam a máxima eficiência.
Essas células são organizadas em paralelo ou em combinação de séries para formar módulos de células. Algumas das características especiais destes módulos são alta confiabilidade, sem gastos com combustível, custo mínimo de manutenção, vida longa, portabilidade, modularidade, trabalho livre de poluição etc.
Células fotovoltaicas têm sido usadas para operar bombas de irrigação, avisos de cruzamentos de estradas de ferro, sinais de navegação, sistemas de chamadas de emergência de rodovias, estações meteorológicas automáticas, etc. em áreas onde é difícil estabelecer linhas de transmissão.
Eles também são usados para monitoramento meteorológico e como fontes de energia portáteis para televisões, calculadoras, relógios, leitores de cartões de computador, carregamento de baterias e satélites, etc. Além disso, as células fotovoltaicas são usadas para energizar conjuntos de bombas para irrigação, abastecimento de água potável e para fornecer eletricidade em áreas rurais, ou seja, luzes de rua, etc.
(i) Produção de energia térmica solar:
Produção de energia térmica solar significa a conversão da energia solar em eletricidade através de energia térmica. Neste procedimento, a energia solar é utilizada pela primeira vez para aquecer um fluido de trabalho, gás, água ou qualquer outro líquido volátil. Essa energia térmica é então convertida em energia mecânica na turbina. Finalmente, um gerador convencional acoplado a uma turbina converte essa energia mecânica em energia elétrica.
Produção de energia através de lagoas solares:
Uma lagoa solar é um corpo de água natural ou artificial utilizado para coletar e absorver a radiação solar e armazená-la como calor. É muito superficial (5 a 10 cm de profundidade) e possui fundo de absorção de radiação (plástico preto). Ele tem uma cobertura de fibra de vidro curvada sobre ele para permitir a entrada de radiação solar, mas reduz as perdas por radiação e convecção (movimento de ar). A perda de calor para o solo é minimizada pelo fornecimento de uma camada de material isolante sob a lagoa.
As lagoas solares utilizam água para coletar e armazenar a energia solar que é usada em muitas aplicações, como aquecimento de ambientes, aquecimento de processos industriais e geração de eletricidade, acionando uma turbina alimentada pela evaporação de um fluido orgânico com baixo ponto de ebulição.
j) Casas Verdes Solares:
Uma casa verde é uma estrutura coberta com material transparente (vidro ou plástico) que atua como um coletor solar e utiliza energia solar radiante para cultivar plantas. Tem dispositivos de aquecimento, refrigeração e ventilação para controlar a temperatura dentro da estufa.
As radiações solares podem passar através do envidraçamento da estufa, mas as radiações térmicas emitidas pelos objetos dentro da estufa não podem escapar através da superfície envidraçada. Como resultado, as radiações ficam presas dentro da estufa e resultam em um aumento na temperatura.
Como a estrutura da casa verde tem um limite fechado, o ar dentro da estufa fica enriquecido com CO 2, pois não há mistura do ar da estufa com o ar ambiente. Além disso, há redução da perda de umidade devido à transpiração restrita. Todas essas características ajudam a sustentar o crescimento das plantas ao longo do dia, bem como durante a noite e durante todo o ano.
