A radiao solar uma forma de transferncia de energia advinda do sol, atravs da propagao de ondas eletromagnticas: luz e calor. O Sol dista em mdia cerca de 150.000.000 km da Terra. As radiaes emitidas pelo Sol atingem a camada externa da atmosfera terrestre com intensidade que depende da distncia Sol-Terra. A intensidade mdia da radiao solar (irradincia) que chega ao topo da atmosfera conhecida como constante solar (G0), G0 = 1.366 W/m2. Potencial energtico do Sol pode ser percebido atravs do seguinte afirmao feita sobre um estudo: 3 semanas de energia solar recebida na Terra equivale energia de todas as reservas de combustveis fsseis conhecidas. A explorao intensa das reservas esgotveis de combustveis fsseis e os danos causados ao meio ambiente apresentam um cenrio preocupante para o prximo sculo. Nesse contexto assume crucial importncia a busca de fontes alternativas de energias renovveis e no poluentes, como a solar e a elica. Vrios pases investem nas aplicaes da energia solar, analisando desde as caractersticas do fluxo de radiao solar que chega a terra at a tecnologia necessria para viabilizar, em termos tcnicos e econmicos, o mximo aproveitamento dessa energia. O Brasil tambm busca solues para o futuro, elaborando estudos para avaliar a eficcia de pequenos mdulos solares, em regies remotas e o mapeamento do potencial energtico solar existente no pas, para estabelecer uma poltica nacional ao setor. Para a complementao da energia hidreltrica necessria uma fonte energtica com vrias caractersticas particulares: limpa (no poluente), no escassa, distributiva e que possa ser usada em residncias, indstrias e em estabelecimentos comercias. Uma das que possui todas essas caractersticas a energia eltrica fotovoltaica. Aspectos tcnicos e econmicos muitas vezes inviabilizam suas utilizaes para a gerao de energia eltrica, mas no para a sua utilizao de outra forma. As faltas de informao por parte dos consumidores e de uma poltica de incentivo adequada so os maiores obstculos para a utilizao dessa fonte de energia. Alm disso, esses fatores contribuem fortemente para criar a concepo generalizada de inviabilidade econmica de todos os usos de energias no convencionais. Segundo a diretoria de operaes da Eletrobrs, na hora do pico entre 18:00 h e 20:00 h, os chuveiros eltricos so responsveis por quase 20% do consumo nacional de eletricidade. A substituio dos chuveiros eltricos por aquecedor solar possibilitaria a diminuio da conta de energia do consumidor residencial. A utilizao da energia solar possui vrias vantagens, como a economia na conta de energia, a diminuio da demanda pela energia do sistema nacional, adiando assim, a construo de novas barragens e usinas termeltricas e nucleares, que geram diversos impactos ambientais e por ser uma fonte de energia renovvel e limpa, sem produzir resduos poluentes. Utilizando a energia eltrica fotovoltaica para fornecer energia a um circuito responsvel pela iluminao em residncias, pequenas cargas como: rdios, televisores, computadores, aparelhos de dvd e outros, os sistemas aquecedor solar, fotovoltaico e energia convencional trabalhando de forma conjugada, proporcionaria uma maior economia. A energia solar fotovoltaica obtida atravs da converso direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). Edmond Becquerel relatou o fenmeno em 1839, quando nos extremos de uma estrutura de matria semicondutora surge o aparecimento de uma diferena de potencial eltrico, devido incidncia de luz. No processo de converso da energia radiante em energia eltrica a clula a unidade fundamental. O silcio o segundo elemento mais abundante no globo terrestre. Em 1993 a produo de clulas fotovoltaicas atingiu a marca de 60 Mwp. O silcio explorado sob diversas formas: monocristalino, policristalino e amorfo. Outros materiais alternativos esto sendo testados para essa aplicao, como exemplo as clulas de filmes finos, em que seu processo de fabricao requer menor custo, porm sua eficincia energtica baixa se comparada com as de silcio convencional. Mas sua aplicao melhor em equipamentos de baixo consumo. O Brasil apresenta uma radiao solar mdia acima de 2500 horas/ano, por ter como caracterstica um clima tropical. Desta forma a energia solar fotovoltaica poder ser bem mais utilizada, principalmente em regies remotas em que a rede de distribuio no alcanou. A preservao do meio ambiente um fator muito importante e que muitas vezes ignorado com a ampliao das linhas de transmisso e construes de usinas hidreltricas. Alm da importante tarefa de conscientizao e scio-cultural pelo uso de uma energia limpa e gratuita e a economia de energia eltrica convencional. Quando se evita o gasto de energia eltrica convencional, causada pela utilizao da energia solar, h benefcios para a economia e impedem-se perdas ambientais alm da importante tarefa de conscientizao ambiental e scio-cultural pelo uso de uma energia limpa e gratuita. A energia solar fotovoltaica j vivel em diversas aplicaes, mas, como sistema autnomo para uso domstico, no consegue competir com o preo da energia eltrica das concessionrias via rede pblica de distribuio, devido principalmente ao alto investimento inicial requerido e custo de manuteno do sistema de armazenamento. Mas aqui importante salientar, que, neste caso, o usurio deixa de ser mero consumidor, passando a ser um autoprodutor de energia eltrica. O que uma situao bastante diferenciada. Uma aplicao da energia fotovoltaica para reas urbanas, o sistema fotovoltaico interligado a rede pblica. Esta configurao dispensa armazenamento local e no necessita atender toda a demanda do consumidor. O aproveitamento da energia gerada quase total, pois quando houver excesso da produo em relao ao consumo, este repassado concessionria, gerando crdito para o proprietrio. A converso da energia solar em energia eltrica realizada atravs do efeito fotovoltaico observado por Edmond Bequerel em 1839. Foi observada uma diferena de potencial nas extremidades de uma estrutura semicondutora, quando incidia uma luz sobre ela. Impulsionadas pelas novas descobertas da microeletrnica, em 1956 foram construdas as primeiras clulas fotovoltaicas industriais. O elevado custo na sua fabricao inviabilizava sua utilizao prtica a no ser em aplicaes especiais, como sistema autnomo de fornecimento de energia eltrica para satlites. Neste caso o custo no era um fator limitante e as caractersticas de confiabilidade e de baixo peso, tornaram as clulas fotovoltaicas a maneira mais conveniente e segura de gerar eletricidade no espao. Em estaes remotas de telecomunicaes foram empregadas clulas fotovoltaicas para o fornecimento de energia eltrica, devido a comprovao das suas caractersticas e desempenho no espao. Outro agente impulsionador das pesquisas dessa tecnologia para aplicaes diversas, inclusive para complementao do sistema eltrico existente, foi a crise do petrleo em 1973. A energia solar passou a atrair o interesse do governo, com a possibilidade real do esgotamento das reservas petrolferas. Mas o custo de produo das clulas era um fator preocupante em relao a quantidade de energia produzida por ela. Era preciso reduzir o custo significativamente. Por isso o desenvolvimento do mercado foi muito lento. Mas em 1978 a produo j chegava a 1 Mwp/ano. Com o aumento da escala de produo e a pesquisa de tecnologia em materiais usados na fabricao das clulas o custo e o preo comearam a diminuir. Aps quinze anos a produo j alcanava 60 Mwp/ano (Mega Watt Pico). Na dcada de 90 marca o desenvolvimento acelerado da indstria fotovoltaica. Visando ampliar os horizontes para utilizao em massa da energia solar como opo energtica, inmeros programas mundiais foram lanados para a demonstrao da viabilidade tcnica-comercial da energia solar fotovoltaica em projetos de eletrificao rural nos pases em desenvolvimento. Passada a crise do petrleo, muitas empresas petrolferas deixaram o ramo do desenvolvimento de novas clulas. Mas outros fatores continuaram impulsionando a industria: o fortalecimento do movimento de defesa do meio ambiente e o desenvolvimento do grande mercado da eletrificao rural principalmente nos pases subdesenvolvidos. A produo mundial em 1998 era prevista em torno de 100 Mwp1. Hoje um dos maiores desafios que o setor enfrenta a reduo de custos dos sistemas fotovoltaicos. Com as novas tecnologias em desenvolvimento, principalmente a dos filmes finos, podero provocar redues significativas nos custos dos mdulos fotovoltaicos. O desenvolvimento de modelos auto-sustentados de eletrificao rural com sistemas fotovoltaicos o maior desafio. O baixo nvel cultural e econmico da maior parte das populaes limita o desenvolvimento do mercado. Estimativas levam a crer que cerca de 30% da populao mundial, algo como 2 bilhes de pessoas, ainda vivam em condies dependentes do carvo ou biomassa tradicional para cozinhar alimentos e usando velas, pilhas, querosene e diesel para gerao de eletricidade. A energia solar fotovoltaica tem como vocao a utilizao em pequenas instalaes (pequenas cargas) que a torna, econmica, eficiente e segura. O Brasil dispe de um dos maiores potenciais do mundo para o aproveitamento de energias renovveis principalmente a energia solar, e alm de ecologicamente correto, uma fonte inesgotvel de energia. As clulas fotovoltaicas so constitudas por um material semicondutor: o silcio; ao qual so adicionadas substncias, ditas dopantes, de modo a criar um meio adequado ao estabelecimento do efeito fotovoltaico, isto , converso direta da potncia associada radiao solar em potncia elctrica DC. A clula o elemento menor do sistema fotovoltaico, produzindo tipicamente potncias elctricas da ordem de 1,5 Wp1 (correspondentes a uma tenso de 0,5 V e uma corrente de 3 A). Para obter potncias maiores, as clulas so ligadas em srie e/ou em paralelo, formando mdulos (tipicamente com potncias da ordem de 50 a 100 Wp) e painis fotovoltaicos (com potncias superiores). Hoje em dia, os sistemas fotovoltaicos so usados num conjunto vasto de aplicaes, de que se destacam: Aplicaes de mdia potncia (dezenas ou centenas de quilowatt)- Eletrificao rural: abastecimento de cargas domsticas em locais remotos sem rede, bombeamento de gua e irrigao, complemento de abastecimento de locais remotos com ou sem rede- Produo descentralizada ligada rede Aplicaes de pequena potncia (dcimas ou unidades de quilowatt)- Relgios e calculadoras- Acessrios de veculos automveis, por exemplo, alimentao de ventoinhas para refrigerao de automveis estacionados, ou carregamento de baterias em veculos de campismo- Sinais rodovirios (mveis e estticos) e parqumetros- Telefones de emergncia, transmissores de TV e de celulares- Frigorficos mdicos em locais remotos As aplicaes de mdia potncia (entre as dezenas e as centenas de quilowatt pico) so aquelas que naturalmente mais interessam aos engenheiros eletrotcnicos. Os sistemas fotovoltaicos, sozinhos ou em associao com outras renovveis, so j competitivos para alimentao de certos locais remotos onde as solues alternativas convencionais gerador diesel ou rede elctrica so claramente inferiores do ponto de vista econmico e apresentam inconvenientes ambientais no negligenciveis. J no modo de funcionamento em produo descentralizada ligada rede de energia elctrica, a situao completamente diferente: os sistemas fotovoltaicos esto ainda longe de ser competitivos, quer com as fontes de produo convencionais, quer principalmente com outras energias renovveis. O elevado investimento e a baixa utilizao anual da potncia instalada so as principais razes para a fraca penetrao que se verifica nos sistemas ligados rede. Em aplicaes de mdia potncia, os painis fotovoltaicos podem ser operados principalmente de trs formas: Ligados rede de energia elctrica, qual entregam toda a energia que a radiao solar lhes permite produzir; para este efeito necessrio um inversor que serve de elemento de interface entre o painel e a rede, de modo a adequar as formas de onda das grandezas elctricas DC do painel s formas de onda AC exigidas pela rede. Em sistema isolado, alimentando diretamente cargas; neste modo de funcionamento, o critrio de dimensionamento a radiao disponvel no ms com menos sol, uma vez que necessrio assegurar o abastecimento durante todo o ano; em associao com os coletores fotovoltaicos ainda necessrio dispor de:- Baterias, de modo a assegurar o abastecimento nos perodos em que o recurso insuficiente ou no est disponvel; as baterias so carregadas quando o recurso disponvel permite obter uma potncia superior potncia de carga.- Regulador de carga, que efetua a gesto da carga por forma a obter perfis compatveis com a radiao disponvel e com a capacidade das baterias.- Inversor, requerido se houver cargas alimentadas em AC. Em sistema hbrido, alimentando diretamente cargas isoladas, em conjunto com outros conversores de energias renovveis, por exemplo, o elico; neste modo de operao os dispositivos requeridos so os mencionados para o funcionamento em sistema isolado, podendo existir tambm um meio de produo convencional, geralmente o gerador diesel, para apoio e reserva.

Obs: Wp significa Watt-pico unidade que mede a potncia de pico, potncia mxima nas condies de referncia, isto , radiao incidente igual a 1.000 W/m2 e temperatura da clula de 25 C.

Clulas fotovoltaicas so fabricadas com material semicondutor, ou seja, material com caractersticas intermdias entre um condutor e um isolante. O silcio apresenta-se normalmente como areia. Atravs de mtodos adequados obtm-se o silcio em forma pura. O cristal de silcio puro no possui eltrons livres e, portanto mal condutor eltrico. Para alterar isto se acrescentam porcentagens de outros elementos. Este processo denomina-se dopagem. A dopagem do silcio com o fsforo obtm-se um material com eltrons livres ou materiais com portadores de carga negativa (silcio tipo N). Realizando o mesmo processo, mas agora acrescentado Boro ao invs de Fsforo, obtm-se um material com caractersticas inversas, ou seja, falta de eltrons ou material com cargas positivas livres (silcio tipo P). Cada clula solar compe-se de camada fina de material tipo N e outra com maior espessura de material tipo P. Separadamente, ambas as capas so eletricamente neutras. Mas ao serem unidas, na regio P-N, forma-se um campo eltrico devido aos eltrons livres do silcio tipo N que ocupam os vazios da estrutura do silcio tipo P. Ao incidir luz sobre a clula fotovoltaica, os ftons chocam-se com outros eltrons da estrutura do silcio fornecendo-lhes energia e transformando-os em condutores. Devido ao campo eltrico gerado pela juno P-N, os eltrons so orientados e fluem da camada P para a camada N. Por meio de um condutor externo, ligando a camada negativa positiva, gera se um fluxo de eltrons (corrente eltrica). Enquanto a luz incidir na clula, manter-se este fluxo. A intensidade da corrente eltrica gerada variar na mesma proporo conforme a intensidade da luz incidente. Uma clula fotovoltaica no armazena energia eltrica. Apenas mantm um fluxo de eltrons estabelecidos num circuito eltrico enquanto houver incidncia de luz sobre ela. Este fenmeno denominado Efeito fotovoltaico.

Em um sistema fotovoltaico o elemento bsico a clula. A converso da energia radiante em eletricidade acontece na clula, atravs do efeito fotovoltaico. Cada clula gera uma tenso eltrica da ordem de 0,4 a 0,5 Volt6, que sendo associadas em srie pode aumentar essa tenso para uma desejada. Sendo assim na sada de cada mdulo se tem a soma da energia produzida por cada clula resultando num gerador com energia significativa. Existem diversos tipos de clulas fotovoltaicas no mercado. Algumas esto em estgio experimental. As atuais pesquisas buscam construir clulas mais eficientes e com baixos custos de fabricao, problema esse que limita a sua disseminao no mercado brasileiro. As clulas mais importantes e consolidadas no mercado so as fabricadas a base de silcio. Atualmente constituem o grande campo de pesquisas para desenvolvimento de clulas de menor custo, so as clulas de filmes finos. A estratgia usar pouco material, diminuir o consumo de energia na fabricao permitindo a produo em larga escala. Um conjunto de clulas associadas em srie paralelo forma um painel fotovoltaico, e com outros dispositivos como acumuladores, conversores e inversores constituem um sistema fotovoltaico de gerao de energia eltrica. A confiabilidade desse sistema uma das caractersticas mais importantes. Porque no possui partes mveis, baixo nvel de complexidade, no se degrada com os efeitos naturais, como: ventos fortes, descargas atmosfricas e alm de tudo apresenta alto ndice de disponibilidade. Para um sistema fotovoltaico utilizado como complemento de energia eltrica em relao a convencional, uma das vantagens que caso ocorra um defeito, este se limita instalao especfica no se estendendo s demais. Outra caracterstica importante que devido s clulas fotovoltaicas estarem dispostas em mdulos, o sistema pode ser expandido.

Vantagens e Desvantagens:

Vantagens da Energia Solar Fotovoltaica O Sol uma fonte de energia e calor inesgotvel, logo a maioria da luz solar que chega Terra pode ser convertida pelas centrais de energia solar fotovoltaico para produzir energia, sendo assim uma fonte de energia renovvel, alternativa e sem formao de resduos. uma fonte de energia livre, limpa, sem fontes de poluio. No fim de vida til dos equipamentos usados para produzir painis solares fotovoltaicos, estes podem ser reutilizados, estando ainda a haver estudos para melhor reutilizar estes materiais. No gera poluio sonora. O Brasil possui uma das maiores reservas de silcio do mundo. As centrais de converso de energia solar fotovoltaico podem operar durante anos com pouca manuteno necessria, s necessrio manter os painis limpos de poeiras que impeam a absoro da luz solar pelo painel. Custos operacionais so baixos. Apenas tem de investir no incio da construo de uma central de produo de energia atravs de energia solar fotovoltaico. Isto em comparao com outras fontes de energia. A rede eltrica de energia solar economicamente superior em termos de custos quando comparado com ligaes de combustvel que tm custos de implementao superiores. O uso de uma rede eltrica proveniente de fontes de energia solar fotovoltaica pode ajudar a reduzir o desperdcio de transmisso de energia que ocorre ao longo da linha eltrica. Quando comparado com as fontes de energia fsseis ou nucleares, as quantias investidas na investigao da fonte de energia solar fotovoltaico tm sido diminutas. Clulas de energia solar fotovoltaica experimentais, tm mostrado eficincias de converso de energia superiores a 40% nas clulas fotovoltaicas. A eficincia est a aumentar de acordo com a produo em massa.Desvantagens da Energia Solar Fotovoltaico Os painis de energia solar fotovoltaico tm um custo de instalao elevado. Mas acaba por compensar com o passar dos anos. Ainda para mais se for uma fbrica ou uma quinta de agricultura que use apenas a energia solar fotovoltaico, acabar por compensar o investimento inicial. Para consumo numa casa familiar (famlia com 4 pessoas no agregado familiar) a instalao de um equipamento de energia solar fotovoltaico s compensar com os apoios do estado para o uso de fontes de energia renovveis e amigas do ambiente, caso contrrio, no compensa. A energia solar no produzida noite, logo no pode haver converso de energia solar fotovoltaico durante a noite. A energia solar fotovoltaico necessita de grande densidade de insolao para trabalhar a um ritmo constante e produtivo.

A energia fotovoltaica fornecida de painis contendo clulas fotovoltaicas ou solares que sob a incidncia do sol geram energia eltrica. A energia gerada pelos painis armazenada em bancos de bateria, para que seja usada em perodo de baixa radiao e durante a noite. A converso direta de energia solar em energia eltrica realizada nas clulas solares atravs do efeito fotovoltaico, que consiste na gerao de uma diferena de potencial eltrico atravs da radiao. O efeito fotovoltaico ocorre quando ftons (energia que o sol carrega) incidem sobre tomos (no caso tomos de silcio), provocando a emisso de eltrons, gerando corrente eltrica. Este processo no depende da quantidade de calor, pelo contrrio, o rendimento da clula solar cai quando sua temperatura aumenta. O uso de painis fotovoltaicos para converso de energia solar em eltrica vivel para pequenas instalaes, em regies remotas ou de difcil acesso. muito utilizada para a alimentao de dispositivos eletrnicos existentes em foguetes, satlites e astronaves.

O sistema de co-gerao fotovoltaica tambm uma soluo; uma fonte de energia fotovoltaica conectada em paralelo com uma fonte local de eletricidade. Este sistema de co-gerao voltaica est sendo implantado na Holanda em um complexo residencial de 5000 casas, sendo de 1 MW a capacidade de gerao de energia fotovoltaica. Os Estados Unidos, Japo e Alemanha tm indicativos em promover a utilizao de energia fotovoltaica em centros urbanos. Na Cidade Universitria - USP - So Paulo, h um prdio que utiliza este tipo de fonte de energia eltrica.

O Brasil se situa em segundo lugar, a nvel mundial, quanto energia solar incidente. Os baixos rendimentos das tecnologias para sua converso em calor ou eletricidade e os elevados investimentos iniciais constituem, no entanto, obstculos importantes para seu aproveitamento aqui no pas. E m alguns casos, porm, em particular no meio rural, se atingem as condies de viabilidade econmica para sua utilizao na secagem de produtos agrcolas, no bombeamento d'gua e na gerao de eletricidade em pequena escala. No meio urbano, j existem no pas dezenas de fabricantes que comercializam coletores planos para aquecimento de gua em hospitais, hotis, escolas e residncias. O Brasil foi o primeiro pas do Terceiro Mundo a fabricar comercialmente a clula fotovoltaica, a partir do silcio monocristalino, no se limitando simples montagem dos painis solares. Para facilitar a disseminao dessa tecnologia no pas, houve uma implantao de sistemas fotovoltaicos para gerar a energia necessria a estaes de telecomunicaes situadas em lugares remotos, em diversos estados, cooperando com as empresas do grupo Telebrs. Isto despertou o interesse de implantao de projetos anlogos para o abastecimento de postos de sade no Estado do Tocantins, e para a experimentao de centrais eltricas solares integrada pela CHESF (empresa de mbito regional da Eletrobrs) e outras concessionrias do Nordeste. A energia solar a soluo ideal para reas afastadas e ainda no eletrificadas, especialmente num pas como o Brasil onde se encontram bons ndices de insolao em quaisquer partes do territrio. Soma caractersticas vantajosamente positivas para nosso sistema ambiental, pois o Sol, trabalhando como um imenso reator fuso, irradia na terra todos os dias um potencial energtico extremamente elevado e incomparvel a qualquer outro sistema de energia, sendo a fonte bsica e indispensvel para praticamente todas as fontes energticas utilizadas pelo homem.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICASALVARENGA, Carlos Alberto. Energia solar. Lavras: UFLA/FAEPE, 2001.ACIOLI, Jos de Lima. Fontes de energia. Braslia: Universidade de Braslia, 1994.COMETTA, Emilio. Energia solar. So Paulo: Hemus,1978.PALZ, Wolfgang. Energia solar e fontes alternativas. So Paulo: Hemus,1981.Sistema Fotovoltaico. Disponvel em http://www.solenerg.com.br/conceitosVdeo no Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=6ODHCBO2XwkVdeo no Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=S7XuLW1QZew

Figuras

Figura 1: Painis fotovoltaicos

Figura 2: Construo com paredes de painis fotovoltaicos.

Figura 3: Concentrador parablico

Figura 4: Torres de concentrao. Pyrheliometer e Sun Tracker so colocados em sua base, para medio da radiao solar e para seguir a radiao solar, respectivamente.

Figura 5: Lmpada de energia fotovoltaica.

Figura 6: Lmpada de energia fotovoltaica usada por um projeto para iluminao domstica na frica.

Figura 7: Radiao Solar no Brasil.

Figura 8: Telhas com painis fotovoltaicos, chamadas telhas solares.

Figura 9: Estdios solares, projeto para copa de 2014.

Figura 10: Filmes fotovoltaicos.

Figura 11: Moto solar.

Figura 12: Celular com painel fotovoltaico.

Figura 13: Carro movido a energia fotovoltaica, desenvolvido na Colmbia

Figura 14: Avio movido a energia fotovoltaica.

Figura 15: Maior barco a energia fotovoltaica do mundo.