O sol
O sol é uma bola quente de gás que gera energia suficiente em apenas uma hora para atender facilmente às necessidades de energia do planeta Terra por um ano inteiro. O desafio é como aproveitar toda essa energia. Portanto, o problema que o homem enfrenta não é falta de energia; é a falta de maneiras de capturar a energia solar existente e convertê-la de maneira eficiente em energia utilizável que possa aquecer nossas casas e fornecer eletricidade. Então, eu acho que você poderia argumentar que não temos um problema de energia aqui na Terra, temos um problema de conversão. Nesta lição, daremos uma olhada em parte da tecnologia que o homem desenvolveu para capturar o que o sol tem a oferecer.
Células solares fotovoltaicas
A energia solar é a energia obtida do sol, então se você pensar nos raios solares, você notará que eles estão espalhados. Para usar a energia do sol, precisamos de maneiras de coletar e absorver a energia solar. Para isso, utilizamos coletores solares. Você pode não perceber, mas provavelmente está usando coletores solares todos os dias. Por exemplo, há uma boa chance de que a calculadora que está em sua mesa funcione com energia solar.
Dispositivos pequenos, como calculadoras, requerem apenas alguns watts de potência e podem gerar essa energia sem a necessidade de baterias, usando apenas algumas células solares fotovoltaicas . Essas pequenas células são freqüentemente chamadas simplesmente de 'células fotovoltaicas' ou 'células solares', e são dispositivos que convertem diretamente a luz do sol em eletricidade. Então, enquanto houver luz, essas pequenas células parecem alimentar sua calculadora para sempre. Você pode se lembrar do termo 'fotovoltaico' lembrando que a palavra 'foto' se refere à luz, e a palavra 'volt' é uma unidade de potencial elétrico. Portanto, uma célula fotovoltaica converte luz em eletricidade.
Painéis solares
Se as células fotovoltaicas estiverem conectadas, você tem um painel solar . Você provavelmente já viu painéis solares em telhados de casas ou empresas, mas eles também podem existir como grandes matrizes em campos abertos e podem até ser encontrados alimentando satélites no espaço. As células fotovoltaicas usam camadas finas de um material semicondutor chamado silício. O silício é um elemento e você pode encontrá-lo na tabela periódica junto com todos os outros elementos. É também o que compõe a areia.
Quando as partículas de luz atingem as células fotovoltaicas em um painel solar, os elétrons do átomo de silício se deslocam e saltam, o que inicia uma reação em cadeia. Esses elétrons se deslocam e se movem, um após o outro em um fluxo contínuo, fornecendo uma corrente elétrica que pode ser usada para fornecer energia a residências e locais de trabalho.
Aprendemos que as células fotovoltaicas convertem diretamente a luz do sol em eletricidade. Então, o que acontece quando o sol não está brilhando? Infelizmente, quando não há luz, os painéis solares não podem gerar eletricidade. Portanto, algum tipo de bateria ou sistema de energia reserva é necessário para usar esta energia à noite ou em dias nublados.
Energia Solar Térmica
Também usamos energia solar térmica para coletar energia solar. A tecnologia solar térmica cria eletricidade indiretamente, ao contrário da tecnologia fotovoltaica que cria eletricidade diretamente da luz. A energia térmica solar coleta a luz do sol, que aquece um fluido, como a água; o vapor resultante é usado para fazer funcionar um gerador que produz eletricidade.
Você pode lembrar este termo, lembrando que a palavra 'térmico' se refere ao calor. Essencialmente, a energia solar térmica funciona como um aquecedor de água gigante, e essa forma de tecnologia solar é encontrada principalmente em lugares muito quentes onde o sol é confiável.
As usinas térmicas solares são capazes de criar grandes quantidades de energia. Essas usinas geralmente usam calhas parabólicas , que são os coletores solares térmicos usados para coletar a radiação solar. Essas calhas parabólicas têm o formato de um half-pipe que os skatistas usam e são forradas com espelhos. Esses espelhos focam a luz do sol em um ponto focal onde o fluido pode ser aquecido até se tornar vapor. Este vapor então gira uma turbina para geração de eletricidade.
Como as células solares fotovoltaicas, a geração de eletricidade térmica solar só pode ocorrer quando o sol está brilhando. Portanto, é necessário um tipo de armazenamento de energia térmica que permite que a energia térmica seja coletada e armazenada para uso posterior. Com sistemas de energia térmica solar, tanques de armazenamento de líquido de alta pressão podem ser usados para permitir que as plantas armazenem horas de eletricidade potencial.
Resumo da lição
Vamos revisar. A energia solar, que é a energia obtida do sol, é abundante. No entanto, para que esse recurso seja utilizado, ele deve ser capturado e convertido em calor ou eletricidade. As células solares fotovoltaicas são dispositivos que convertem diretamente a luz do sol em eletricidade. Se as células fotovoltaicas estiverem conectadas, você tem um painel solar . Quando as partículas de luz atingem os átomos de silício dentro do painel solar, os elétrons são desalojados e fluem em um padrão contínuo para fornecer uma corrente elétrica.
A energia térmica solar funciona como um aquecedor de água gigante para criar eletricidade indiretamente. A energia térmica solar coleta a luz do sol, que aquece um fluido, como a água; o vapor resultante é usado para fazer funcionar um gerador que cria eletricidade. A geração de energia solar térmica pode usar calhas parabólicas , que são coletores solares térmicos usados para coletar a radiação solar. Uma grande desvantagem da energia solar é o fato de que o sol não brilha de forma consistente. Portanto, é necessário um tipo de armazenamento de energia térmica que permite que a energia térmica seja coletada e armazenada para uso posterior.
Resultado de aprendizagem
Quando você terminar esta lição, você deve entender o uso da energia solar por células solares fotovoltaicas que criam eletricidade direta e quando essas células estão conectadas você tem painéis solares que podem administrar uma casa ou empresa. A energia solar térmica é um sistema de armazenamento que usa a energia solar para aquecer um líquido para criar vapor e fazer funcionar um gerador.