Energia Solar.

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Energia solar – Wikipédia, a enciclopédia livre

Energia solar Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre. Energia solar é um termo que se refere à energia proveniente da luz e do calor do Sol. É utilizada por meio de diferentes tecnologias em constante evolução, como o aquecimento solar, a energia solar fotovoltaica, a energia heliotérmica,  a  arquitetura  solar  e  a  fotossíntese  artificial. [1]  Tecnologias  solares  são  amplamente caracterizadas  como  ativas  ou  passivas,  dependendo  da  forma  como  capturam,  convertem  e  distribuem  a energia  solar.  Entre  as  técnicas  solares  ativas  estão  o  uso  de  painéis  fotovoltaicos,  concentradores  solares térmicos  das  usinas  heliotérmicas  e  os  aquecedores  solares.  Entre  as  técnicas  solares  passivas  estão  a orientação  de  um  edifício  para  o  Sol,  a  seleção  de  materiais  com  massa  térmica  favorável  ou  propriedades translúcidas e projetar espaços que façam o ar circular naturalmente. Na  geração  fotovoltaica,  a  energia  luminosa  é  convertida  diretamente  em  energia  elétrica. [2]  Nas  usinas heliotérmicas,  a  produção  de  eletricidade  acontece  em  dois  passos:  primeiro,  os  raios  solares  concentrados aquecem um receptor e, depois, este calor (350 °C ­ 1000 °C) é usado para iniciar o processo convencional da geração de energia elétrica por meio da movimentação de uma turbina. [2] No aquecimento solar, a luz do Sol é utilizada  para  aquecer  a  água  de  casas  e  prédios  (≈80  °C),  o  objetivo  aqui  não  sendo  a  geração  de  energia elétrica. [2] No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reflectido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta. As plantas utilizam diretamente essa energia no processo de fotossíntese. Nós usamos essa energia quando queimamos lenha ou combustíveis minerais. Existem técnicas experimentais para criar combustível a partir da absorção da luz solar em uma reação química de modo similar à fotossíntese vegetal — mas  sem  a  presença  destes  organismos.  A  radiação  solar,  juntamente  com  outros  recursos  secundários  de alimentação,  tal  como  a  energia  eólica  e  das  ondas,  hidro­electricidade  e  biomassa,  são  responsáveis  por grande  parte  da  energia  renovável  disponível  na  Terra.  Apenas  uma  minúscula  fracção  da  energia  solar disponível é utilizada. Em 2011, a Agência Internacional de Energia disse que "o desenvolvimento de tecnologias de fontes de energia solar  acessíveis,  inesgotáveis  ​ e  limpas  terá  enormes  benefícios  a  longo  prazo.  Ele  vai  aumentar  a  segurança energética  dos  países  através  da  dependência  de  um  recurso  endógeno,  inesgotável  e,  principalmente, independente de importação, o que aumentará a sustentabilidade, reduzirá a poluição, reduzirá os custos de mitigação  das  mudanças  climáticas  e  manterá  os  preços  dos  combustíveis  fósseis  mais  baixos.  Estas vantagens  são  globais.  Sendo  assim,  entre  os  custos  adicionais  dos  incentivos  para  a  implantação  precoce dessa tecnologia devem ser considerados investimentos em aprendizagem; que deve ser gasto com sabedoria e precisam ser amplamente compartilhados". [3]

Índice Potencial https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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Energia térmica Adaptação comercial inicial Aquecimento de água Aquecimento, refrigeração e ventilação Cozimento Evaporação Tratamento de água Energia elétrica Fotovoltaica Concentrada Outros usos Agricultura e horticultura Transportes Arquitetura e planejamento urbano Produção de combustível Armazenamento Desenvolvimento, implantação e economia Ver também Referências Bibliografia

Potencial A Terra recebe 174 petawatts (GT) de radiação  solar  (insolação)  na  zona superior 

da 

atmosfera. 

Dessa

radiação,  cerca  de  30%  é  reflectida para o espaço, enquanto o restante é absorvido  pelas  nuvens,  mares  e massas  terrestres.  O  espectro da luz solar  na  superfície  da  Terra  é  mais difundida  em  toda  a  gama  visível  e infravermelho  e  uma  pequena  gama de radiação ultravioleta. [4]

Mapa global da irradiação solar horizontal (SolarGIS, 2013)

A  superfície  terrestre,  os  oceanos  e atmosfera  absorvem  a  radiação  solar,  e  isso  aumenta  sua  temperatura.  O  ar  quente  que  contém  a  água evaporada  dos  oceanos  sobe,  provocando  a  circulação  e  convecção  atmosférica.  Quando  o  ar  atinge  uma altitude  elevada,  onde  a  temperatura  é  baixa,  o  vapor  de  água  condensa­se,  formando  nuvens,  que posteriormente provocam precipitação sobre a superfície da Terra, completando o ciclo da água. O calor latente de condensação de água aumenta a convecção, produzindo fenómenos atmosféricos, como o vento, ciclones e anticiclones. [5]  A  luz  solar  absorvida  pelos  oceanos  e  as  massas  de  terra  mantém  a  superfície  a  uma temperatura média de 14 °C. [6] A fotossíntese das plantas verdes converte a energia solar em energia química, que produz alimentos, madeira e biomassa a partir do qual os combustíveis fósseis são derivados. [7]

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A  energia  solar  pode  ser  aproveitado  em  diferentes  níveis  em  todo  o  mundo.  Consoante  a  localização geográfica, quanto mais perto do equador, mais radiação solar pode ser potencialmente captada para produção de energia solar. [8] As áreas de deserto, onde as nuvens são baixas e estão localizadas em latitudes próximas ao equador  são  mais  favoráveis  à  captação  energia  solar.  Os  desertos  que  se  encontram  relativamente  perto  de áreas  de  maior  consumo  energético  em  países  desenvolvidos,  que  têm  a  sofisticação  técnica  necessária,  são usados  para  a  captura  de  energia  solar.  Realizações  cada  vez  mais  importantes  como  o  Deserto  de  Mojave (Califórnia), onde existe uma usina termosolar com uma capacidade total de 354 MW. [9][10][11] O total de energia solar absorvida pela atmosfera terrestre,  oceanos  e  as  massas  de  terra  é  de aproximadamente 3.850.000 exajoules (EJ) por ano. [4]  Em  2002,  isto  equivalia  a  mais  energia em uma hora do que a humanidade usa em um ano. [12][13]  A  fotossíntese  capta  cerca  de  3,000 EJ  por  ano  em  biomassa. [14]  A  quantidade  de energia solar que atinge a superfície do planeta é tão grande que, em um ano, é o mesmo que cerca de duas vezes o que seria obtido a partir de todos os 

recursos 

não­renováveis 

da 

Terra

combinados, como carvão, petróleo, gás  natural Distribuição diária média entre 1991­1993 da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Os círculos pretos representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia do planeta Terra.

e urânio. [15] A  energia  solar  potencial  que  poderia  ser utilizada por humanos é diferente da quantidade presente  da  energia  solar  próxima  da  superfície

terrestre, pois fatores como geografia, variação climática, cobertura de nuvens e terras disponíveis para seres humanos  limitam  a  quantidade  de  energia  solar  que  nós  podemos  adquirir.  Efeitos  geográficos  potenciais ocorrem porque as áreas que estão mais perto do equador recebe uma maior quantidade de radiação solar. No entanto, a utilização de tecnologias de energia fotovoltaica que podem seguir a posição do Sol pode aumentar de forma significativa o potencial da energia solar em áreas que estão mais distantes do equador. [16] Além disso, a disponibilidade de terra tem um grande efeito sobre a energia solar disponível, porque os painéis solares  só  podem  ser  instalados  em  áreas  que  não  têm  dono  e  que  sejam  adequadas  para  este  tipo  de equipamento.  Telhados  são  geralmente  considerados  um  lugar  adequado  para  células  solares,  sendo  que muitas pessoas descobriram que elas podem coletar energia diretamente através de suas casas desta forma. [16] Técnicas  solares  ativas  usam  energia  fotovoltaica,  energia  solar  concentrada,  coletores  solares  térmicos, bombas e ventiladores para converter a luz solar em resultados úteis. As técnicas solares passivas incluem a seleção  de  materiais  com  propriedades  térmicas  favoráveis,  projetando  espaços  por  onde  o  ar  circula naturalmente  e  referenciando  a  posição  de  um  edifício  em  relação  ao  Sol.  As  tecnologias  solares  ativas aumentam  a  oferta  de  energia,  enquanto  as  tecnologias  solares  passivas  reduzem  a  necessidade  de  recursos alternativos. [17] Em 2000, o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento, o Departamento de Assuntos Econômicos e Sociais  das  Nações  Unidas  e  o  Conselho  Mundial  de  Energia  publicaram  uma  estimativa  da  energia  solar potencial que poderia ser usada por seres humanos a cada ano que levou em conta fatores como a insolação, a

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cobertura de nuvens, e a terra que é utilizável por seres humanos. A estimativa encontrada tem um potencial global 1,575­49,837 EJ por ano. [16] De acordo com um estudo publicado em 2007 pelo Conselho Mundial da Energia, em 2100, 70% da energia consumida será de origem solar. [18]

Energia térmica Tecnologias  solares  térmicas  podem  ser  usadas  ​ para  aquecimento de água, aquecimento e refrigeração de ambientes, além da geração do processo de calor. [19]

Adaptação comercial inicial Em 1897, Frank Shuman, um inventor e engenheiro estadunidense, pioneiro da energia solar, construiu um pequeno motor de energia solar  de  demonstração  que  funcionava  ao  refletir  a  energia  solar para  caixas  quadradas  cheias  de  éter,  que  tem  um  ponto  de ebulição mais baixo do que o da água, e era equipado internamente

Usina heliotérmica a base de calhas cilindro­parabólicas.

com  tubulações  pretas  que  por  sua  vez  alimentavam  um  motor  a vapor. Em 1908, ele criou a Shuman Power Company Sun com a intenção de construir usinas de energia solar de maior dimensão. [20] Shuman,  juntamente  com  o  seu  consultor  técnico  A.  S.  E.  Ackermann  e  o físico  britânico  Sir  Charles  Vernon  Boys,  desenvolveu  um  sistema melhorado usando espelhos para refletir a energia solar em caixas coletoras, aumentando  a  capacidade  de  aquecimento,  na  medida  em  que  a  água poderia  agora  ser  usada,  ao  invés  de  éter.  Shuman  então  construído  um pequeno  motor  de  escala  alimentado  por  vapor de água  de  baixa  pressão, que lhe permitiu patentear todo o sistema de motor solar em 1912. [21] Shuman  construiu  a  primeira  estação  de  energia  térmica  solar  do  mundo em  Maadi,  Egito,  entre  1912  e  1913. [22]  A  fábrica  da  Shuman  usava parabólicas para alimentar um 45­52 quilowatts (60­70 cv) do motor, que Desenho da patente do coletor solar de Shuman em 1917

bombeava mais de 22 mil litros de água por minuto a partir do rio Nilo para campos  de  algodão  adjacentes. [23]  Embora  a  eclosão  da  Primeira  Guerra Mundial  e  a  descoberta  de  petróleo  barato  na  década  de  1930  tenham desencorajado  o  avanço  da  energia  solar,  o  design  de  Shuman  foi ressuscitado na década de 1970 com uma nova onda de interesse em energia

solar  térmica. [24]  Em  1916,  Shuman  foi  citado  nos  meios  de  comunicação  que  defendiam  a  utilização  da energia solar, com a frase: Provamos o lucro comercial da energia solar nos trópicos e, mais particularmente, provamos que depois que nossas reservas de petróleo e carvão estiveram esgotadas a raça humana possa receber o poder ilimitado dos raios do sol.

— Frank Shuman, The New York Times, 2 de julho de 1916[25]

Aquecimento de água https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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Sistemas  solares  de  água  quente  podem  usar  a  luz  solar  para  aquecer  a água. Em baixas latitudes geográficas (abaixo de 40 graus) de 60% a 70% do uso da água quente com temperaturas de até 60 °C pode ser fornecida por  sistemas  de  aquecimento  solar. [26]  Os  tipos  mais  comuns  de aquecedores  solares  de  água  são  coletores  de  tubo  evacuado  (44%)  e coletores  de  chapa  de  vidros  (34%),  geralmente  utilizados  para  uso doméstico;  e  coletores  de  plástico  não  vidrados  (21%),  utilizados principalmente para aquecer piscinas. [27] Em 2007, a capacidade total instalada de sistemas solares de água quente era de cerca de 154 gigawatt térmicos (GWth). [28] A China é o líder mundial, com 70 GWth instalados em 2006 e uma meta de longo prazo de 210 GWth até 2020.> [29] Israel e Chipre  são  os  líderes  no  uso  de  sistemas  solares  de

Aquecedores solares de água virado para o sol para maximizar o ganho.

água  quente,  com  mais  de  90%  das  casas  destes  países  usam  tais sistemas. [30] Nos Estados Unidos, Canadá e Austrália o aquecimento de piscinas é a aplicação dominante de energia solar água térmica, com uma capacidade instalada de 18 GWth em 2005. [17]

Aquecimento, refrigeração e ventilação Nos  Estados  Unidos,  os  sistemas  de  aquecimento,  ventilação  e  ar condicionado (HVAC) são responsáveis ​ por 30% da energia usada ​ em edifícios comerciais e quase 50% da energia usada em edifícios residenciais.  Aquecimento  solar,  tecnologias  de  refrigeração  e ventilação  podem  ser  usadas  para  compensar  uma  parte  desta energia. [31][32] Massa  térmica  é  qualquer  material  que  pode  ser  usado  para armazenar calor, ou calor do sol, no caso da energia solar. Materiais de  massa  térmica  comuns  incluem  pedra,  cimento  e  água. Historicamente  eles  têm  sido  usados  ​ em  climas  áridos  ou  em Coletor solar termal

regiões  temperadas  quentes  para  manter  os  edifícios  resfriados, absorvendo  a  energia  solar  durante  o  dia  e  irradiando  calor armazenado para a atmosfera à noite. No entanto, eles podem ser usados ​ em áreas de clima temperado a frio para manter ambientes ​ aquecidos. [33] O tamanho e a colocação de massa térmica pode depender de vários fatores,  tais  como  condições  climáticas,  iluminação  natural  e sombreamento.  Quando  devidamente  incorporada,  a  massa térmica mantém temperaturas em uma faixa confortável e reduz a necessidade  de  aquecimento  auxiliar  e/ou  equipamentos  de

Casa Solar Nº 1 do MIT (1939)

refrigeração. [33] Uma  chaminé  solar  (ou  chaminé  térmica,  neste  contexto)  é  um

sistema  solar  passivo  de  ventilação  composto  por  um  duto  vertical  que  liga  o  interior  e  o  exterior  de  um edifício.  Conforme  a  chaminé  aquece,  o  ar  interior  também  é  aquecido  fazendo  com  que  uma  corrente ascendente  puxe  o  ar  através  do  prédio.  O  desempenho  pode  ser  melhorado  usando  vidros  e  materiais  de massa térmica de uma maneira que imite estufas. [34] https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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Plantas caducifólias têm sido promovidas como um meio de controlar o aquecimento e a refrigeração solares. Quando plantadas no lado sul de um edifício no hemisfério norte (ou do lado do norte no hemisfério sul),  as folhas  fornecem  sombra  durante  o  verão,  enquanto  seus  galhos  permitem  a  passagem  de  luz  durante  o inverno. [35]  Árvores  deste  tipo  podem  sombrear  de  1/3  a  1/2  da  radiação  solar  incidente,  sendo  que  há  um equilíbrio  entre  os  benefícios  do  sombreamento  no  verão  e  a  perda  correspondente  de  aquecimento  no inverno. [36] Em  climas  com  cargas  de  aquecimento  significativas,  árvores  caducifólias  não  devem  ser  plantadas  na  face virada  para  o  equador  de  um  edifício,  porque  elas  vão  interferir  na  disponibilidade  solar  durante  o  inverno. Eles podem, contudo, ser usadas ​ nos lados leste e oeste para fornecer um grau de sombreamento durante verão ​ sem afectar significativamente o ganho solar no inverno. [37]

Cozimento Fornos  solares  usam  a  luz  solar  para  cozinhar,  secar  e pasteurização.  Eles  podem  ser  agrupados  em  três  grandes categorias:  fornos,  panelas  e  fornos  refletores. [38]  O  forno  solar mais  simples  é  o  construído  por  Horace de Saussure  em  1767. [39] Um  fogão  de  caixa  básico  consiste  em  um  recipiente  isolado  com uma tampa transparente. Ele pode ser usado eficazmente com céu parcialmente  nublado  e  tipicamente  irá  atingir  temperaturas  de 90­150 °C. [40] Fornos  refletores  usam  um  painel  refletor  que  direcionada  a  luz

Prato parabólico produz vapor para cozinhar em Auroville, Índia

solar  para  um  recipiente  isolado  e  atinge  temperaturas comparáveis  às  do  forno  solar.  Este  tipo  de  equipamento  usa  vários  tipos  de  geometrias  de  enriquecimento para  focalizar  a  luz  em  um  recipiente  de  cozedura.  Essas  panelas  podem  atingir  temperaturas  de  315  °C  ou mais, mas necessitam de luz direta para funcionar corretamente e devem ser reposicionadas para acompanhar o Sol. [41]

Evaporação Tecnologias  de  concentração  solar,  como  refletores  parábolicos,  podem fornecer calor para aplicações comerciais e industriais. O primeiro sistema comercial foi o Solar Total Energy Project (STEP) na comunidade planejada de  Shenandoah,  agora  parte  da  cidade  de  Newnan,  no  estado  da  Geórgia, Estados Unidos,  onde  um  campo  com  114  refletores  parabólicos  fornecem mais de 50% do aquecimento, ar condicionado e eletricidade de uma fábrica de roupas. Este sistema de co­geração conectada à rede fornecida 400 kW de eletricidade. [42] Lagoas  de  evaporação  são  piscinas  rasas  que  concentram  sólidos dissolvidos através da evaporação. O uso de lagoas de evaporação para se obter o sal da água do mar  é  uma  das  aplicações  mais  antigas  da  energia solar. Entre os usos modernos estão a concentração de soluções de salmoura Salinas na Baía de São Francisco https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

utilizadas  na  mineração  por  lixiviação  e  a  remoção  de  sólidos  dissolvidos em fluxos de resíduos. [43] 6/20

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Varais são outro exemplo de uso deste tipo de fonte energética, pois secam as roupas por evaporação pelo vento e luz solar sem consumir eletricidade ou gás. Em alguns estados dos Estados Unidos  legislações  específicas protegem o "direito a secar" roupas. [44] Coletores transparentes não vidrados (UTC) são paredes voltadas para o Sol utilizadas para o pré­aquecimento do ar de ventilação. UTCs pode elevar a temperatura do ar de entrada em até 22 °C e entregar temperaturas de saída de 45­60 °C. [45] Em 2003, mais de 80 sistemas de coletores que, combinados, tinham uma área de 35 mil metros quadrados, estavam instalados em todo o mundo, incluindo um coletor de 860 m² na Costa Rica usado para secar grãos de café e coletor de 1,3 mil m² em Coimbatore, Índia, usado para secagem de malmequeres. [46]

Tratamento de água O  processo  de  destilação  solar  pode  ser  usado  para  fazer  água salobra tornar­se potável. O primeiro caso registrado deste método foi  de  alquimistas  árabes  do  século  XVI. [47]  Um  projeto  de destilação solar em larga escala foi construído pela primeira vez em 1872  na  cidade  mineira  de  Las  Salinas,  atualmente  um  bairro  da cidade  de  Viña  del  Mar,  no  Chile. [48]  A  fábrica,  que  tinha  um coletor de energia solar com 4.700 m² de área, poderia produzir até 22.700 litros por dia e operar por 40 anos. [48] A  desinfecção  solar  da  água  envolve  a  exposição  de  garrafas  de plástico  de  politereftalato  de  etileno  (PET)  cheias  de  água  ao  Sol

Desinfecção solar da água na Indonésia

por várias horas. [49]  Os  tempos  de  exposição  variam  dependendo do  tempo  e  do  clima,  de  um  mínimo  de  seis  horas  a  dois  dias  em  condições  totalmente  nubladas. [50]  É recomendado  pela  Organização  Mundial  de  Saúde  (OMS)  como  um  método  viável  para  o  tratamento doméstico  de  água  e  armazenamento  seguro. [51]  Mais  de  dois  milhões  de  pessoas  nos  países  em desenvolvimento usam este método para obter água potável diariamente. [50] A energia solar também pode ser utilizada num tanque para o tratamento de águas residuais, sem o uso de produtos  químicos  ou  de  eletricidade.  Uma  outra  vantagem  ambiental  é  que  as  algas  que  crescem  em  tais lagoas consomem dióxido  de  carbono  durante  o  processo  de  fotossíntese,  embora  as  algas  também  possam produzir substâncias tóxicas que tornam a água inutilizável. [52][53]

Energia elétrica A energia solar é a conversão da luz solar em eletricidade, quer diretamente utiliza energia fotovoltaica (PV ­ sigla  em  inglês),  ou  indiretamente,  utiliza  energia  solar  concentrada  (CSP).  Sistemas  CSP  usam  lentes  ou espelhos  para  focar  uma  grande  área  de  luz  solar  em  uma  pequena  viga,  enquanto  a  PV  converte  a  luz  em corrente elétrica usando o efeito fotoelétrico.  Em  2013,  a  energia  solar  gerava  menos  de  1%  do  total  da  rede mundial de eletricidade. [54] Estima­se que a energia solar se torne a maior fonte mundial de eletricidade em 2050, sendo que a energia solar fotovoltaica e a energia solar concentrada contribuirão com 16 e 11 por cento da demanda de consumo global, respectivamente. [55]

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Usinas solares comerciais foram desenvolvidas na década de 1980. Desde  1985  a  instalação  SEGS  CSP,  de  354  MW,  no  deserto  de Mojave, na Califórnia, é a maior usina de energia solar do mundo. Outras grandes usinas incluem a Usina Solar de Solnova (150 MW) e a Usina Solar de Andasol (100 MW), ambas na Espanha. O Água Caliente Solar Project, de 250 MW, nos Estados Unidos, e o Parque Solar  Charanka  (221  MW),  na  Índia,  são  maiores  centrais fotovoltaicas  do  mundo.  Estão  sendo  desenvolvidos  projetos  de Um projeto comunitário de habitação sustentável em Freiburg, Alemanha

energia  solar  superiores  a  1  GW,  mas  a  maioria  das  células fotovoltaicas implantadas estão em pequenas matrizes de telhado de menos de 5 kW, que são ligadas à rede. [56]

Fotovoltaica Nas  últimas  duas  décadas,  a  energia fotovoltaica  (PV)  evoluiu  de um nicho de mercado puro de aplicações de pequena escala para se tornar uma fonte de eletricidade relevante. Uma célula solar é um dispositivo  que  converte  a  luz  em  energia  elétrica  diretamente, através  do  uso  do  efeito  fotoeléctrico.  A  primeira  célula  solar  foi construída por Charles Fritts na década de 1880. [57] Em 1931, um engenheiro  alemão,  Dr.  Bruno  Lange,  desenvolveu  uma  célula fotovoltaica  usando  selenito  de  prata  no  lugar  de  óxido  de cobre. [58]

Imagem de satélite da Usina Solar Topaz, na Califórnia

Embora  os  protótipos  das  células  de  selênio  convertessem  menos de  1%  da  luz  incidente  em  eletricidade,  tanto  Ernst  Werner  von  Siemens  quanto  James  Clerk  Maxwell reconheceram a importância desta descoberta. [59] Na sequência do trabalho de Russell Ohl na década de 1940, os pesquisadores Gerald Pearson, Calvin Fuller e Daryl Chapin criaram a célula solar de silício cristalino, em 1954. [60] Estas primeiras células solares custavam US$ 286/watt e alcançavam eficiências de 4,5­6%. [61] Até 2012 eficiências disponíveis excediam 20%, sendo que o máximo de eficiência da energia fotovoltaica é superior a 40%. [62] O maior complexo de energia fotovoltaica do mundo em funcionamento é a Solar Star, uma usina solar de 579 megawatt  localizada  próxima  de  Rosamond,  na  Califórnia,  Estados  Unidos.  Foi  inaugurada  em  junho  de 2015. [63][64][65] No entanto, quando o Parque Solar de Charanka, no estado de Gujarate, na Índia, estiver em pleno funcionamento, ele irá se tornar a maior usina fotovoltaica do planeta, com uma capacidade instalada de 600 MW. [66] Outro  projeto  inaugurado  recentemente,  foi  uma  estrada  pavimentada  com  painéis  solares  fotovoltaicos. Construída a noroeste da França, na Normandia, esta em faze de testes com o objetivo de garantir a geração da iluminação pública no futuro. [67] Um  condomínio  solar  é  uma  usina  fotovoltaica  com  geração  compartilhada  oferecendo  uma  solução  para poder aproveitar energia solar a quem não possui acesso ao telhado. [68] Desde 1º de Março 2016 a resolução normativa 687/15 da ANEEL estabeleceu essa modalidade de cooperativa e condomínio solar no Brasil. [69] Por conta  da  economía  de  escala,  a  maior  radiação  solar  no  local  da  usina  e  o  uso  de  rastreamento  solar,  essa modalidade oferece uma eficiência econômica elevada. [70]

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Estação solar fotovoltaica de Cariñena, província de Saragoça, Espanha. Os painéis são montados em dispositivos de rastreio de duplo eixo para maximizar a intensidade da radiação incidente. Esta solução permite que os painéis acompanhem o sol durante sua órbita diurna.

Concentrada Sistema  de  concentração  de  energia  solar  (CSP)  usam  lentes  ou espelhos e sistemas de rastreamento para focar uma grande área de luz solar em uma pequena viga. O calor concentrado é então usado como  uma  fonte  de  calor  para  uma  central  de  energia convencional. [71] Uma  vasta  gama  de  tecnologias  de  concentração  existem atualmente;  as  mais  desenvolvidas  são  as  calhas  parabólicas,  o refletor linear, o motor Stirling e a torre de energia solar. [71] Várias

PS10, Andaluzia, Espanha

técnicas  são  usadas  para  rastrear  o  Sol  e  focalizar  a  sua  luz.  Em todos  estes  sistemas,  um  fluido  de  trabalho  (liquido  que  torna  a  máquina  mais  precisa)  é  aquecido  pela  luz solar concentrada e é então utilizado para geração de energia ou armazenamento de energia. [71] A  maior  usina  solar  térmica  do  mundo,  que  usa  sistemas  de  concentração  de  energia  solar,  é  a  Usina  de Ivanpah, no deserto de Mojave, na Califórnia, a 64 quilômetros da cidade de Las Vegas. O complexo tem uma capacidade bruta de produzir 392 MW. [72][73]

Outros usos Agricultura e horticultura A agricultura e a horticultura procuram otimizar a captura de energia solar, para aumentar a produtividade de plantas.  Técnicas  como  os  ciclos  de  plantio  cronometrados,  a  orientação  de  linha  sob  medida,  as  alturas escalonadas  entre  linhas  e  a  mistura  de  variedades  de  plantas  podem  melhorar  o  rendimento  das culturas. [74][75] Apesar da luz solar ser geralmente considerada um recurso abundante, as exceções destacam a importância do Sol para agricultura. Durante as estações de crescimento da Pequena Idade do Gelo, os agricultores franceses e ingleses  usavam  espaldeiras  para  maximizar  a  captura  de  energia  solar.  Estas  espaldeiras  atuavam  como massas  térmicas  e  aceleravam  a  maturação,  mantendo  as  plantas  quentes.  As  primeiras  espaldeiras  foram https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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construídas  perpendicularmente  ao  chão  e  de  frente  para  o  sul,  mas  ao  longo  do  tempo,  paredes  inclinadas foram desenvolvidas para fazer melhor uso da luz solar. Em 1699, Nicolas Fatio de Duillier sugeriu o uso de um mecanismo de rastreamento que seguir a luz solar. [76] Entre as aplicações da energia solar na agricultura no lado do cultivo de culturas estão o bombeamento de água, a secagem de culturas, a produção de pintinhos e a secagem de esterco de galinha. [46][77] Mais recentemente, a tecnologia tem sido abraçada por vinicultores, que usam a energia gerada por painéis solares para poder prensar a uva. [78] As  estufas  convertem  a  luz  solar  para  aquecer  o  ambiente,  permitindo  a  produção  durante  todo  o  ano  e  o crescimento (em ambientes fechados) de culturas especiais e de outras plantas não naturalmente adaptadas às condições  climáticas  locais.  Estufas  primitivas  foram  utilizados  pela primeira vez durante a época romana para produzir pepinos durante todo o ano  para  o  imperador  romano  Tibério. [79]  As  primeiras  estufas  modernas foram construídas na Europa  no  século  XVI  para  manter  plantas  exóticas trazidas de explorações no exterior. As estufas permanecem como uma parte importante da horticultura atual. [80]

Transportes O  desenvolvimento  de  um  carro movido a energia solar tem sido Estufa em Ohio, Estados Unidos

uma  meta  de  engenharia  desde os  anos  1980.  O  Desafio  Solar Mundial  é  uma  corrida  bianual de  carros  movidos  a  energia

solar, onde as equipes de universidades e empresas percorrem 3.021 quilômetros por toda a região central da Austrália, entre as cidades de Darwin a Adelaide. Em 1987, quando foi fundada, a velocidade média  do  vencedor  era  de  67  quilômetros  por  hora  e  até  2007  a velocidade  média  do  vencedor  tinha  melhorado  para  90,87 quilômetros por hora. [81] O American Solar Challenge, nos Estados

Veículo solar desenvolvido pela Universidade de Tokai, Tóquio, Japão, vencedor do Desafio Solar Mundial de 2009

Unidos,  e  o  South  African  Solar  Challenge,  na  África  do  Sul,  são competições  comparáveis  ​ que  refletem  um  interesse  internacional  na  engenharia  e  no  desenvolvimento  de veículos movidos a energia solar. [82][83] Alguns  veículos  usam  painéis  solares  para  alimentação  de  equipamentos  auxiliares,  tais  como  ar condicionado, para manter o interior fresco, reduzindo assim o consumo de combustível. [84] Em 1975, o primeiro barco solar prático foi construído no Reino Unido. [85] Em 1995, barcos de passageiros que incorporavam painéis fotovoltaicos começaram a aparecer e agora são usados ​ extensivamente. [86] Em 1996, o ​ japonês Kenichi Horie fez a primeira travessia do Oceano Pacífico em um catamarã movido a energia solar, o Sun21.  Horie  fez  a  primeira  travessia  movida  a  energia  solar  do  Oceano  Atlântico,  realizada  no  inverno  de 2006­2007. [87] Em 1974, o avião não tripulado AstroFlight Sunrise fez o primeiro voo solar. Em 29 de abril de 1979, o Riser Solar fez o primeiro voo movido a energia solar, totalmente controlado por um piloto, atingindo uma altura de 12  metros.  Em  1980,  o  Gossamer  Albatross  fez  os  primeiros  voos  pilotados  movidos  exclusivamente  por energia  fotovoltaica.  Este  foi  rapidamente  seguido  pelo  MacCready  Solar  Challenger,  que  cruzou  o  Canal  da Mancha em julho de 1981. Em 1990, Eric Scott Raymond em voou da Califórnia a Carolina do Norte usando https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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energia solar. [88] Em seguida, a evolução tecnológica virou­se para veículos aéreos não tripulados (UAV) com o  NASA  Pathfinder  (1997)  e  modelos  posteriores,  culminando  com  o  Helios,  que  estabeleceu  o  recorde  de altitude  para  uma  aeronave  não­propelidas  por  foguete  com  29,524  metros  em  2001. [89]  O  Zephyr  é  um exemplo  de  linha  de  aeronaves  solares,  desenvolvida  pela  BAE Systems. [90]  Em  2015,  o  Solar  Impulse,  um avião elétrico, estava a circunavegar o globo. É um avião de assento único alimentado por células solares e capaz de decolar por meios próprios. O projeto concebido permite a aeronave para permanecer no ar durante 36 horas. [91] Um balão solar é um balão de ar normal só que com a sua superfície completamento preta. Conforme a luz solar brilha no balão, o ar no interior é aquecido e se expande, o que causa uma força de empuxo ascendente, muito parecido com o que acontece com um balão de ar NASA Pathfinder, avião movido a energia solar desenvolvido pela NASA.

quente aquecido artificialmente. Alguns balões solares são grandes o suficiente para o voo humano, mas o uso é geralmente limitado ao  mercado  de  brinquedos,  visto  que  a  relação  entre  a  área  de superfície e o peso da carga é relativamente alta. [92]

Arquitetura e planejamento urbano A  luz  solar  influenciou  projetos  de  construção  desde  o  início  da história  da  arquitetura. [94]  Avançados  métodos  de  arquitetura  e urbanismo solar foram utilizados pela primeira vez pelos gregos  e chineses, que construíam seus edifícios orientados para o sul para fornecer luz e calor. [95] As  características  comuns  de  arquitetura  solar  passiva  são  a orientação em relação ao Sol, a proporção compacta (uma área de superfície  baixa  em  relação  ao  volume),  o  sombreamento  seletivo (saliências)  e  a  massa  térmica. [94]  Quando  esses  recursos  são adaptados ao clima e ambiente locais, é possível produzir espaços bem iluminados em uma faixa de temperatura confortável. A casa mégaro  de  Sócrates  é  um  exemplo  clássico  da  arquitetura  solar

A Universidade Técnica de Darmstadt, na Alemanha, venceu o Solar Decathlon em 2007 em Washington, D.C., com esta casa passiva planejada para climas húmidos e subtropicais.[93]

passiva. [94] As mais recentes abordagens para o uso deste tipo de fonte  de  energia  é  o  projeto  solar  de  modelagem  de  computador  que  unifica  sistemas  de  iluminação, aquecimento  e  ventilação  em  conjunto  solares  em  um  pacote  de  design  solar  integrado.  Equipamentos  de energia  solar  ativos,  tais  como  bombas,  ventiladores  e  janelas  comutáveis,  podem  complementar  projeto passivo e melhorar o desempenho do sistema. [96] Ilhas  de  calor  são  áreas  urbanas  com  temperaturas  mais  elevadas  do  que  a  do  ambiente  circundante.  As temperaturas mais elevadas são um resultado do aumento da absorção da luz solar por materiais urbanos, tais como  asfalto  e  concreto,  que  têm  albedos  mais  baixos  e  capacidades  térmicas  mais  elevadas  do  que  as  do ambiente natural. Um método simples de neutralizar o efeito das ilhas de calor é pintar edifícios e estradas de branco  e  plantar  árvores,  através  da  criação  de  praças,  parques  e  jardins  verticais.  Usar  estes  métodos,  um projeto hipotético para Los Angeles projetou que as temperaturas urbanas poderiam ser reduzidas em cerca de 3 °C, a um custo estimado de 1 bilhão de dólares, o que traria um benefício anual de cerca de 530 milhões de dólares em redução de custos com ar condicionado e problemas de saúde. [97] https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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Produção de combustível Processos químicos usam energia solar para dirigir as reações químicas. Estes processos compensam a energia que  de  outra  forma  viria  de  uma  fonte  de  combustível  fóssil  e  também  podem  converter  energia  solar  em combustíveis armazenáveis ​ e transportáveis. As reações químicas solares induzidas podem ser divididas em ​ termoquímicas  ou  fotoquímicas. [98]  Uma  variedade  de  combustíveis  pode  ser  produzida  através  da fotossíntese artificial. [99] A química catalítica multieletrônica envolvida na produção de combustíveis à base de carbono (tal como metanol) a partir da redução do dióxido de carbono é um desafio; uma alternativa viável é a produção de hidrogênio a partir de prótons, embora o uso de água como fonte de elétrons (como as plantas fazem) requer dominar a oxidação multielectrônica de duas moléculas de água para oxigênio  molecular. [100] Estima­se que usinas de combustíveis solares funcionais em áreas metropolitanas costeiras existam até 2050. O processo faria a divisão da água do mar entre o fornecimento de hidrogênio para ser executado através de células  de  combustível  em  usinas  elétricas  adjacentes  e  a  água  pura  que  fica  como  subproduto,  que  seria distribuída diretamente para o sistema de água municipal. [101]  Outra  visão  envolve  que  todas  as  estruturas humanas que cobrem a superfície da Terra (ou seja, estradas, veículos e edifícios) se tornem capazes de realizar fotossíntese de forma mais eficiente do que as plantas. [102] As  tecnologias  de  produção  de  hidrogênio  é  uma  área  importante  da  pesquisa  sobre  química  solar  desde  a década de 1970. Além da eletrólise impulsionada por células fotovoltaicas ou fotoquímicas, vários processos termoquímicos  também  têm  sido  explorados.  Um  destes  usa  concentradores  para  decompor  a  água  em hidrogênio e oxigênio através de altas temperaturas (2.300–2.600°C). [103] Outra abordagem utiliza o calor de concentradores solares para conduzir a reforma a vapor de gás natural,  aumentando  assim  o  rendimento  de hidrogênio  global  em  comparação  a  métodos  convencionais  de  reforma. [104]  Os  ciclos  termoquímicos caracterizados pela decomposição e regeneração dos reagentes apresentam uma outra via para a produção de hidrogênio. O processo Solzinc, em desenvolvimento no Instituto Weizmann de Ciência, utiliza um forno solar de 1 MW para decompor o óxido de zinco (ZnO), a temperaturas acima de 1200 °C. Esta reação produz zinco puro inicialmente, que pode subsequentemente ser posto a reagir com a água para produzir hidrogênio. [105]

Armazenamento Sistemas  de  massa  térmica  podem  armazenar  energia  solar  na forma de calor em temperaturas internamente úteis para durações diárias  ou  intersazonais.  Sistemas  de  armazenamento  térmico geralmente 

usam 

materiais 

facilmente 

disponíveis 

com

capacidades térmicas especificamente altas, tais como água, terra e pedra. Sistemas bem concebidos podem reduzir a demanda de pico, deslocar  o  tempo  de  uso  para  horários  fora  do  pico  e  reduzir  os requisitos gerais de aquecimento e refrigeração. [106][107] Materiais de mudança de fase, tais como cera de parafina e sal de

Armazenamento de energia térmica na Andaluzia, Espanha

Glauber  são  outra  forma  de  armazenamento  térmico.  Estes materiais  são  baratos,  facilmente  disponíveis  e  podem  proporcionar  temperaturas  internamente  úteis (aproximadamente  64  °C).  A  "Dover  House"  (em  Dover,  Massachusetts)  foi  a  primeira  a  usar  o  sistema  de aquecimento  de  sal  de  Glauber,  em  1948. [108]  A  energia  solar  também  pode  ser  armazenada  em  altas temperaturas utilizando sais fundidos. Os sais são um meio eficaz de armazenamento porque eles são de baixo custo, tem uma elevada capacidade de calor específico e podem fornecer calor a temperaturas compatíveis com as dos sistemas de energia convencionais. O "Solar Project", no deserto de Mojave, nos Estados Unidos, utiliza https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar

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este  método  de  armazenamento  de  energia,  o  que  permite  ao  sistema  armazenar  1,44  terajoules  (400.000 kWh) em seu tanque de armazenamento de 68 metros cúbicos, com uma eficiência de armazenamento anual de cerca de 99%. [109] Sistemas fotovoltaicos também têm tradicionalmente usado baterias recarregáveis  ​ para  armazenar  o  excesso de energia elétrica. Em sistemas conectados à rede, o excesso de eletricidade pode ser enviado para a rede de transmissão, enquanto a eletricidade padrão pode ser usado para atender carências. Sistemas domésticos dar um crédito para a eletricidade que entregam à rede. Isso é tratado pelo medidor de 'reversão' sempre que a casa produz mais eletricidade do que consome. Se o uso da eletricidade líquido for inferior a zero, então o utilitário rola  o  crédito  por  quilowatt­hora  para  o  mês  seguinte.  Outras  abordagens  envolvem  a  utilização  de  dois medidores,  para  medir  a  energia  elétrica  consumida  contra  a  eletricidade  produzida.  Este  método  é  menos comum  devido  ao  aumento  do  custo  de  instalação  do  segundo  medidor.  A  maioria  dos  medidores  padrão medem com precisão em ambas as direções, o que torna um segundo medidor desnecessário. [110] Centrais hidroeléctricas reversíveis armazenam energia sob a forma de água bombeada quando a energia está disponível  a  partir  de  um  reservatório  de  elevação  mais  baixo  para  um  de  maior  elevação.  A  energia  é recuperada  quando  a  demanda  é  alta,  liberando  água,  sendo  que  a  bomba  se  torna  um  gerador  de  energia hidroelétrica. [111]

Desenvolvimento, implantação e economia Com o aumento da utilização do carvão, que acompanhou a Revolução Industrial, o consumo de energia tem transitado da madeira e biomassa até combustíveis fósseis. O desenvolvimento precoce de tecnologias solares a partir na década de 1860 foi impulsionado por uma expectativa de que o carvão viria a se tornar escasso. No entanto,  o  desenvolvimento  de  tecnologias  solares  estagnou  no  início  do  século  XX  em  face  do  aumento  da disponibilidade, economia e utilidade do carvão e do petróleo. [112] A crise  do  petróleo  nos  anos  1970  causou  uma  reorganização  das políticas  energéticas  de  todo  o  mundo  e  trouxe  uma  renovada atenção  ao  desenvolvimento  de  tecnologias  solares. [113][114]  As estratégias  de  implantação  focavam  em  programas  de  incentivo, como  o  Programa  de  Aproveitamento  Federal  Fotovoltaico,  nos Estados  Unidos,  e  o  Programa  Luz  do  Sol,  no  Japão.  Outros esforços  incluíram  a  formação  de  centros  de  pesquisa  em  nos Paines solares do Hubble

Estados  Unidos  (SERI,  agora  NREL),  Japão  (NEDO)  e  Alemanha (Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar). [115]

Aquecedores  de  água  solares  comerciais  começaram  a  aparecer  nos  Estados  Unidos  na  década  de  1890. [116] Estes  sistemas  tiveram  um  uso  crescente  até  1920,  mas  foram  gradualmente  substituídos  por  combustíveis fósseis, mais baratos e mais confiáveis. [117] Tal como acontece com a energia fotovoltaica, o aquecimento solar de  água  também  atraiu  atenção  renovada  como  resultado  das  crises  do  petróleo  na  década  de  1970,  mas  o interesse abrandou na década de 1980, devido à queda dos preços do petróleo. O desenvolvimento do setor de aquecimento solar de água progrediu de forma constante ao longo dos anos 1990, com taxas de crescimento que foram em média de 20% ao ano desde 1999. [28] Embora geralmente subestimado, o aquecimento solar de água e refrigeração é, de longe, a tecnologia solar mais amplamente difundida, com uma capacidade estimada de 154 GW em 2007. [28]

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Em 2011, um relatório da Agência Internacional de Energia (AIE) descobriu que tecnologias de energia solar, tais como a energia fotovoltaica, o aquecimento de água e a energia solar concentrada, poderiam fornecer um terço da energia do mundo até 2060 se os políticos se comprometessem a limitar as alterações climáticas. A energia do Sol pode desempenhar um papel­chave na descarbonização da economia global e trazer melhorias na  eficiência  energética,  além  de  impor  custos  sobre  emissores  de  gases  de  efeito estufa.  "A  força  da  energia solar é a incrível variedade e flexibilidade de suas aplicações, de pequena escala para grande escala". [118] Provamos  que  ...  depois  de  nossas  reservas  de  petróleo  e  carvão  estiverem  esgotadas,  a  raça humana poderá receber o poder ilimitado dos raios do Sol.

— Frank Shuman ­ New York Times, 2 de julho de 1916[25]

Ver também Aquecedor solar de baixo custo Aquecimento solar Avião solar Célula solar Célula solar CIGS Célula solar polimérica Central Solar Fotovoltaica de Amareleja Central Solar de Ferreira do Alentejo

Desafio Solar Mundial Destilação por forno solar Efeito fotovoltaico Energia renovável Energia solar no Brasil Energia solar em Portugal Forno solar Insolação atmosférica

Irradiação térmica Motor Stirling Painel solar Refrigeração solar Satélite de energia solar Usina solar Veículo elétrico

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