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Recursos Renováveis. É um problema que enfrentamos todos os dias, percebendo ou não. Com cada bomba de uma alça de gás, com cada pressão do acelerador de um carro, com cada plugue de nossos carregadores de smartphone, estamos consumindo combustível. E um dia, esse combustível acabará. Então, por que não usamos a única fonte de energia que não vai acabar - o sol?
O sol é uma entidade magnífica. Fornece ao mundo energia suficiente para alimentar toda a civilização. O único problema é como capturamos e aproveitamos essa energia? De que serve um monte de energia livre se não pudermos convertê-la em um meio útil? Aí reside 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 teria razão em dizer isso. No entanto, o problema não está em quão para converter a energia do sol em eletricidade. Já sabemos como fazer isso - mas não em um nível que possa ser consumido em massa. Para entender os limites da energia solar, precisamos saber como os painéis solares funcionam.
Então junte-se a mim enquanto eu escavo o funcionamento interno da energia solar. Vamos dar uma olhada no processo envolvido na transformação da luz solar em uma fonte de combustível viável.
A energia solar começa, como seria de esperar, com o sol. Aquela bola de fogo gigante que paira no céu é a fonte perfeita de energia. Ao contrário do carvão, o sol não obstrui nossa atmosfera com dióxido de carbono. É de fácil acesso, para que não tenhamos que perfurar em todo o mundo. Trabalhar com energia solar não representa ameaça aos seres humanos (exceto, talvez, por queimaduras solares ocasionais).
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.
Então, como tudo funciona?
A energia está ao nosso redor em diferentes formas. Luz é energia. Calor é energia. Movimento é energia. Quietude é energia (potencial). O sol emite uma quantidade enorme de luz e nosso objetivo é converter essa energia luminosa em algo que possamos usar, a saber, energia elétrica.
Na maioria dos casos, quando a luz atinge um objeto, ela é convertida em energia térmica. Pense na sua última visita à praia. Quando você se sentou ao sol, sua pele ficou quente. É um simples fato da vida que todos 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, ela não se dissipa como calor. Em vez disso, os elétrons na molécula de silício pulam em movimento, produzindo uma corrente elétrica. Para utilizar silício dessa maneira, no entanto, você precisa de grandes cristais de silício que sejam grandes o suficiente para produzir quantidades visíveis de eletricidade.
As versões mais antigas da tecnologia solar usavam cristais de silício. Como se viu, esse método de conversão da luz solar não era muito viável porque é difícil crescer grandes cristais de silício. Quando algo é difícil, o preço permanece alto. Se o preço permanecer alto, o uso generalizado se tornará improvável.
Atualmente, a tecnologia solar utiliza um material diferente. Esse 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 com CIGS são menores e mais baratos, mas são muito mais ineficientes do que o silício na conversão da luz solar.
E é aí que estamos hoje. A eletricidade solar é responsável por muito pouco da produção de energia do mundo e permanecerá assim até que os cientistas ou encontre um novo material que funcione tão bem quanto o silício ou descubra um método de produção barata de silício grande cristais.
Por mais ineficientes que sejam os painéis solares no momento, existem alguns métodos usados para melhorar a captura e o armazenamento da eletricidade solar. Uma maneira é usar uma bateria que armazena energia, permitindo o consumo quando não há sol - à noite e durante dias nublados. Outra maneira é usar um heliostato.
O que é um heliostato? Você pode pensar nisso como um espelho grande (ou muitos espelhos) anexado a um poste ou plataforma rotativa (ou muitos postes e plataformas). Ao contrário dos painéis solares, os heliostáticos não absorvem diretamente o sol; em vez disso, eles usam espelhos para redirecionar a luz do sol e apontam para painéis solares estacionários para absorção.
Heliostats são controlados principalmente por computadores. Esses computadores recebem certos dados (a localização do heliostato, a localização da energia solar). data e hora) e os dados são compactados 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 ricocheteie e atinja o painel solar alvo.
O maior benefício do heliostato é que uma infinidade deles pode ser organizada para ser direcionada a um único receptor solar. Enquanto normalmente um painel solar pode receber apenas alguma cobertura da luz solar, um arranjo de heliostáticos pode ampliar drasticamente a quantidade de luz que está sendo convertida.
Mas mesmo com heliostáticos, a energia solar ainda tem um longo caminho a percorrer antes de poder ser usada em escala generalizada. Se não fosse pelo problema de convertendo a luz solar real, a energia solar seria o combustível mais renovável, mais acessível e mais saudável para o meio ambiente da nossa civilização. Ou seja, até o sol explodir.
Crédito de imagem: Ilustração do painel solar via Shutterstock, Foto do painel solar via Shutterstock
Joel Lee tem um BS. em Ciência da Computação e mais de seis anos de experiência profissional em redação. Ele é o editor chefe do MakeUseOf.