No nosso sistema solar, o Sol é uma estrela que aquece todos os planetas. As ondas eletromagnéticas que incidem sobre a Terra são capazes de gerar uma energia impactante.
Elas chegam até nós na forma de raios ultravioleta e só de sentir o aquecimento sobre a pele, é possível entender a força deles. O aproveitamento da energia solar, como uma fonte de energia alternativa, renovável e limpa se dá por meio do calor e da eletricidade.
Muitas indústrias passaram a fazer o uso dessa energia para vários fins. Com ela, você poderá aquecer a sua piscina, a água do chuveiro, levar a luz onde ainda não existem instalações elétricas, na cozinha, no campo e, ainda, para o uso comercial como em hospitais, hotéis e motéis, vestiários industriais, nas estufas e postos de serviços. A aplicação mais utilizada no Brasil e no mundo é o aquecimento de água para banheiro.
A energia solar, tanto na produção de energia elétrica, quanto para o aquecimento de água, tem um custo alto, devido aos equipamentos utilizados. Mas, com vários recursos tecnológicos e incentivos, essa realidade está mudando.
Em muitas regiões, o aquecimento solar de água tem se tornado uma alternativa e ainda um complemento para quem já possui os sistemas (a gás ou elétrico) em casa, pois, o seu uso é capaz reduzir o consumo de energia elétrica.
Muitas comunidades distantes, no nordeste e região sul do Brasil, têm instalado redes convencionais e econômicas por meio dessa energia. O Prodeem – Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios é responsável por desenvolver ações e atender a essas comunidades.
O Aquecedor Solar é um sistema capaz de transmitir calor proveniente da energia solar para armazenamento em um determinado local. Aquecer a água por meio da energia solar é um fato e atualmente tem sido um benefício para os seres vivos.
Os principais elementos do sistema são:
- Coletores solares;
- Reservatório térmico de água quente (Boiler);
- Caixa de água.
História do Aquecedor Solar
Em 1767, o suíço Horace de Saussure, um cientista, fez as primeiras experiências com a energia solar. Ele constatou que a água poderia ser aquecida, através de uma caixa revestida com isolamento térmico.
Primeiro, nos Estados Unidos, Clarence Kemp patenteou um aquecedor que possuía um problema: perdia calor durante a noite. Com os avanços de William Balley, ele patenteou um aquecedor solar que ainda hoje é utilizado no mundo.
Os aquecedores solares se tornaram cada vez mais econômicos, resistentes e duráveis. Pelo fato de ser uma energia renovável, os aquecedores, no Brasil e no mundo, são bastante utilizados, e até países como a Alemanha, que são frios, têm usado essa tecnologia.
Aquecedor Solar no Brasil
Nos anos 70, os primeiros aquecedores solares surgiram como fruto da crise do petróleo. Apesar do pouco profissionalismo, havia pessoas dedicadas que queriam mudar esse quadro social. Nos anos 80, começaram a surgir testes de qualificação, de equipamentos e normas técnicas relacionadas ao setor, mas foi na década de 90 que o mercado começou a exigir mais dos profissionais e a qualidade dos aquecedores solares foi aumentando e o preço diminuindo.
Ainda houve a criação de laboratórios, assim, como novas técnicas aplicadas pela ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas.
Com a criação da ABRAVA, Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento, o setor se tornou mais organizado.
Fundada em 1962, com sede em São Paulo, é considerada, hoje, uma referência para projetistas, instaladores, mantenedores de sistemas, comerciantes varejistas de peças e várias pessoas em todo o país. Suas filiais se encontram no Brasil e a associação trabalha em âmbito nacional. Além disso, para tornar suas ações eficazes, eles também mantêm relações com entidades internacionais.
Realiza várias iniciativas que englobam companhias e profissionais do ramo, proporcionando-lhes qualificação e inovação.
O departamento responsável pelo aquecimento solar, da ABRAVA é o DASOL, Departamento Nacional de Aquecimento Solar, com o objetivo de divulgar, promover, desenvolver e incentivar o uso da energia solar no país.
Outro fato marcante foi a criação do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica, referência em energia solar térmica, em Belo Horizonte. Através do sistema, eles possuem capacidade para armazenar 60.000 litros de água.
Vantagens e Desvantagens do Aquecedor Solar
As vantagens do uso do aquecedor solar superam as desvantagens: custos dos equipamentos de produção e instalação dos componentes, busca por áreas para se montar painéis solares para geração de energia elétrica, perda de energia nos dias nublados e chuvosos, etc.
Apesar disso, como vantagem, a energia solar é uma fonte de energia econômica e ecologicamente correta, por não poluir e ser proveniente do Sol. Pode ajudar a minimizar os impactos ambientais que o homem tem causado na busca pela energia elétrica.
Ela não é a mesma energia como aquelas provenientes da queima de combustíveis fósseis ou das hidroelétricas com inundações. No anseio para construir represas, áreas que poderiam ser reaproveitadas e cuidadas são destruídas e o ecossistema entrará em desequilíbrio.
Outro problema encontra-se com as usinas termoelétricas: o Brasil gera 90% de energia elétrica através dessas usinas. Elas são capazes de originar as chuvas ácidas, com a produção de gás carbônico e um curioso fenômeno chamado de smog, um tipo de fumaça e neblina originadas da queima de combustíveis fósseis. Todos esses efeitos podem causar no homem uma série de danos à sua saúde, como problemas respiratórios e, também, prejuízos ao meio ambiente, interferindo na vegetação.
Outro fato é a energia nuclear, problemática, porque além de emitir gases nocivos, corre o risco de acidentes e a eliminação do lixo radioativo ainda não é feito de maneira adequada.
Países tropicais, como o Brasil, recebem muita incidência dos raios solares. Quando foi descoberto a possibilidade de aquecimento da energia transmitida pelo sol, os primeiros aquecedores surgiram e, com o passar dos anos, se aperfeiçoaram, assim como os outros elementos que fazem parte do sistema de aquecimento.
Incentivos governamentais e divulgação dos benefícios do aquecedor solar têm aumentado a procura pelo produto e, consequentemente, o valor agregado pago pelo consumidor.
A Lei nº 10295/01, referente à Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, tem alavancado essa tecnologia no país.
Além disso, por meio da energia solar, os sistemas fotovoltaicos surgiram para trazer energia elétrica para áreas do interior do Brasil, através dos seguintes sistemas:
- Abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura, por meio do bombeamento de água;
- Iluminação;
- Sistemas coletivos: eletrificação em postos de saúde, escolas e centros comunitários;
- Atendimento domiciliar, telefonia e monitoramento remoto, produção de gelo, etc.
O uso da energia solar garante que...
...Um metro quadrado de coletor solar, de acordo com a ABRAVA, evita o corte de 215 quilos de lenha, 66 litros de diesel, 55 quilos de gás por ano, além de impedir a inundação de quase 56 m² de terras férteis, devido às construções das hidrelétricas e impede a construção de usinas nucleares.
Tipos de Aquecedor
Aquecedor Solar para Piscina
Existem diversos tipos de aquecedor para piscina: trocador de calor, elétrico, a gás e solar. Nele, além das placas metálicas instaladas no telhado da casa ou em suportes especiais, existem mangueiras coletoras, perfis e um controlador de temperatura.
Há dois tipos de aquecedor para piscina: aquecedor com vidro e com isolação térmica (mais eficaz, mas tem um custo maior) e aquecedor sem vidro e sem isolação térmica (mais acessível; porém, menos eficiente).
Aquecedor Solar de Baixo Custo (ASBC)
Desenvolvido pela ONG Sociedade do Sol, é um projeto criado desde janeiro de 1999, sediado pelo Centro incubador de empresas Tecnológicas, no Campus da USP/IPEN. Ele contou com o apoio de várias instituições, dentre elas, a CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico).
Para o funcionamento do ASBC, temos o uso de:
Caixa de água tradicional, que possui várias funções:
- Camada de água quente (quanto maior o nível de água fria, maior será o volume de água quente);
- Camada de transição (camada que interliga água quente e água fria; deve ser estreita);
- Camada água fria (função do reservatório tradicional, a diferença no seu volume está entre o volume total da caixa e o espaço destinado à água quente);
- Isolamento térmico (responsável por evitar a perda de calor dentro da caixa de água);
- Sistema de dutos furados (faz a distribuição: a água quente é mais leve do que a água fria, isto permite o efeito de estratificação, a água quente flutua na parte superior da caixa).
Coletores solares simplificados – também aquecem a água, mas são mais econômicos, reduz a perda de calor, diminui a vazão de água extremamente quente ao ligar o chuveiro, faz o uso de dutos PVC, tradicionais do Brasil.
Misturador de água quente – oportunidade de tomar banhos com água fria, através de um controlador temperando a água.
Dutos de água do sistema ASBC – todo desenvolvimento com dutos de PVC.
Aquecedor Solar Caseiro, Artesanal ou Alternativo
São criados com material reciclável e, para sua fabricação, quase não existe custo. Usando garrafas pet, caixas de leite vazias, tinta preta, canos de PVC, é possível criar um aquecedor solar caseiro. O seu criador foi o aposentado José Alcino Alano, morador de Tubarão, em Santa Catarina, premiado pelo Super Ecologia, da revista Superinteressante, em 2004.
Em associação com o Governo do Paraná através do SEMA (Secretaria do Meio Ambiente) e com a parceria do inventor, oficinas práticas são criadas para difundir a cultura, capaz de traduzir muitos benefícios para o homem e para o meio.
Aquecedor Solar Tradicional
São utilizados em banheiros e outras instalações das casas: uma caixa de água tradicional (geralmente, feita com fibra de vidro), local onde é armazenada; a água fria, que sempre deve estar em um nível maior do que os reservatórios térmicos para facilitar a vazão de água;
Reservatório térmico: onde se localiza a água quente, que é empurrada pela água fria naturalmente; placas solares, responsáveis pela captação de energia solar que, ao entrar em contato com a placa negra, é transformada em calor;
Reservatório térmico auxiliar: pode ser a gás ou elétrico e é acionado automaticamente, quando a água não vem muito quente, em dias nublados;
Misturador de água quente e fria: casa que utiliza dois sistemas independentes: hidráulico em PVC (água fria) e dutos de cobre com isolamento especial ,que evita a perda de calor (água quente). Quando a água chega ao chuveiro, as duas águas se misturam e o usuário recebe em temperatura adequada;
Respiro: capaz de eliminar bolhas de ar que se formam dentro do sistema, além de proporcionar segurança, impedindo que ele aqueça demasiadamente, aumentando o risco de explosões.
Benefícios e Recomendações do Aquecedor
Para garantir a economia e o conforto do consumidor, diversas empresas procuram inovar nos seus modernos aquecedores solares. Possuem a capacidade de economizar 80 a 90 % de energia elétrica, com a energia solar. Além de ter água quente toda hora, no caso de racionamento de energia, não é preciso tomar banho na água gelada, pois você terá armazenado água quente.
- Através de um reservatório, esse sistema armazena e aquece a água durante o dia.
- Para atestar se o seu aquecedor solar possui qualidade, certifique-se que ele tem o selo do INMETRO, Procel e ISO 9001.
- Por meio da energia solar fotovoltaica, ela pode ser transformada em energia elétrica.
- Mesmo que você esteja economizando com o aquecedor solar, não abuse dos banhos demorados, pois você ainda estará gastando água.
- De acordo com a construção de sua casa, os aquecedores são capazes de ser instalados, sem afetar a estrutura.
- Nos países tropicais o sol é frequente e mesmo em dias nublados há um sistema de apoio que garante água quente.
- Os aquecedores podem ser instalados em qualquer tipo de casa é há uma estimativa de que até 2013, mais de 500 mil casas poderão utilizar o sistema.
- Com o sistema solar é possível ter uma economia de 50% na conta de luz.
Como Funcionam os Aquecedores?
Para entender como funcionam é preciso conhecer os elementos principais utilizados nos sistemas de aquecimento solar:
| Elementos | Nome conhecido | Função |
|---|---|---|
| Coletores solares | Placas | São elas que absorvem a radiação solar e aquecem a água. Mas para entender bem o processo, o calor, ao penetrar nas placas, passa para a água que está no interior das tubulações de cobre. Podem ser divididos em coletores concentradores e coletores planos, esses últimos são usados em muitos lugares, pois trazem a redução do consumo e ainda prometem o conforto de um bom aquecedor solar. |
| Caixa de água fria | Envia água para o reservatório e o mantém cheio. | |
| Reservatório térmico | Boiler | Armazena a água aquecida. Composto por cilindros de cobre, inox ou polipropileno, ficam isolados com piuretano (um componente que não possui CFC e por isso, não afeta a camada de ozônio). |
Primeiramente, as placas após absorverem a radiação solar, as placas aquecem a água que circula entre as tubulações de cobre. No recipiente chamado Boiler (cilindros de cobre, inox ou polipropileno, isolados termicamente com poliuretano, sem CFC), a água fria é aquecida e armazenada para ser consumida.
Com o desenvolvimento das placas, seu interior é pintado de preto e seu exterior é recoberto com vidro, fato que impede a perda de calor causada por ventos, por onde os raios ultravioletas irão passar para aquecer a água fria que passa entre as serpentinas. O processo pelo qual a água é empurrada é chamado de termossifão e ocorre a circulação de água. Para entender melhor, observe o esquema:
Por entre os coletores e o reservatório, a água, no sistema chamado termossifão ou circulação natural, é aquecida e a água fria empurra a água quente, gerando essa movimentação.
Para grandes volumes de água, como as piscinas, são utilizados motobombas, com um processo nomeado de circulação forçada ou bombeado.
Existem vários equipamentos no mercado que são capazes de oferecer produtos duráveis e de qualidade. O cobre, encontrado no Boiler, desempenha um papel importante e impede a perda de calor.
Sistema Auxiliar de Aquecimento
Para manter sua água aquecida a todo tempo, o auxiliar é composto por um sistema de aquecimento elétrico ou a gás, que é acionado quando necessário.
Temperatura do Aquecimento
Depende de alguns fatores como: região, tipo de aplicação, tecnologia, estações do ano, condições climáticas, etc. Apesar disso, a temperatura sempre estará acima do uso e sempre deverá ser misturada com água fria.
Para que a potência dos aquecedores seja maior, pode-se instalar mais de um coletor, garantindo uma maior velocidade no aquecimento, elevando a temperatura. Isso só é possível se o espaço para instalação no telhado for adequado. A grande vantagem é que ela é observada nos dias nublados e de baixas temperaturas.
Limpeza: Cuidados com Aquecedor
É aconselhável fazer a limpeza dos vidros com água e sabão neutro, no início da manhã, para não ocorrer choque térmico, pois a sujeira poderá prejudicar o aquecimento. O indicado é que a limpeza deve ser feita duas vezes ao ano, nos meses em que a radiação solar é fraca (abril e julho).
Energia Solar Fotovoltaica
Falando brevemente sobre mais recursos da energia solar, temos a Energia Solar fotovoltaica, que trabalha na conversão de luz em eletricidade. Uma célula, chamada de fotovoltaica, é um dos elementos que permite essa mudança. O efeito foi relatado por Edmond Becquerel, em 1839.
O sistema surgiu da necessidade de levar energia para pessoas que não usufruem dela. As empresas de telecomunicações tomaram essa iniciativa. Outro fato foi a corrida espacial. Na época, essa célula poderia ser algo a garantir a permanência do homem no espaço, assim como a geração de energia para satélites. Após a crise energética, ocorrida em 1973, o interesse por essas células aumentou e foi preciso que houvesse uma redução do custo de produção das mesmas.
Muitos países passaram a adotar o sistema, por exemplo, nos Estados Unidos: empresas de petróleo começaram a produzir energia a partir da radiação solar. A partir daí, novos rumos foram tomados para a energia solar fotovoltaica, sendo bastante utilizada em instalações remotas, e o silício passou a ser um dos materiais de maior eficiência energética.
Países com Aquecedores Solares
Países como Polinésia, Colômbia, Brasil, Alemanha, Jordânia, Quênia, Noruega, etc. têm feito o uso dessa fonte de energia, trazendo eficiência e praticidade para suas atividades.
O setor está entre os que mais evoluem atualmente. A junção de painéis fotovoltaicos à rede elétrica trouxe um aumento significativo, 50 % ao ano, na capacidade instalada acumulada de 2006 a 2007, ou seja, a cada dois anos, ela cresce.
Cada casa funciona como produtor independente de energia e a potência dessa energia aumenta, de acordo com o relatório Renewables 2007: Global Status Report (Estado Global das Energias Renováveis em 2007), elaborado pela Rede de Energias Renováveis para o século 21, em colaboração com WorldWatch Institute.
Cerca de 50 milhões de residências no mundo recebem água quente, número que ainda está a crescer.
Com o desenrolar do caso Barcelona-Espanha, quando, em 1999 houve a aprovação do Plano de Lei ordenanza solar, que entrou em vigor apenas em agosto de 2000. Antes da lei, 1,1 m² por mil habitantes usufruía da energia solar; após a lei, 13 m² por mil habitantes (2004) aderiram à tecnologia, economizando energia e reduzindo emissões de gases nocivos para a atmosfera.
Depois disso, foi aprovada uma lei em São Paulo, tornando obrigatório o uso do sistema de aquecimento solar de água, em residências unifamiliares, coletivas ou multifamiliares. A lei teria o objetivo de incentivar, conscientizar e realizar outras ações quanto ao uso da energia solar.
Os países que mais se destacam pelo uso da energia são os Estados Unidos, o Japão, a Alemanha e a Indonésia. Já o Brasil se sobresssai na compra dos coletores solares, responsáveis pelo aquecimento de água. Ele é o maior mercado em energia alternativa, por causa de suas hidrelétricas e da fabricação do bioetanol e existe um grande investimento dessa tecnologia no Ceará e no Rio Grande do Norte.
De acordo com o relatório da ONU - Organização das Nações Unidas, Status Global de Energia, em 2010 foi explorada essa energia ao máximo, do tipo “verde”, e ainda há muito a se explorar. Na Europa, 60% é a quantidade de energia proveniente de recursos renováveis. A China é responsável por 40% da fabricação dos painéis fotovoltaicos e 30% em energia eólica.
Inovação e Qualificação
A Soletrol, a maior fabricante de aquecedores solares das Américas, criada em 1981, em São Paulo, é líder nesse ramo. Atua no mercado nacional e internacional, investindo em novas tecnologias para aumentar sua capacidade industrial e incentivar as pessoas a adquirir os aquecedores, no Brasil.
Eles criaram o único Centro de Treinamento em Aquecimento Solar de Água do mundo, chamado de Praça do Sol, que recebe visitas de todas as pessoas interessadas na área. Além de desenvolver e testar produtos todo ano, ele qualifica profissionais e explica como é feito o uso dessa tecnologia. Outro órgão é a Universidade do Sol, também mantida pela Soletrol. Ela é filiada a várias instituições como: Procobre (Instituto Brasileiro do Cobre), ABRAVA (Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecimento), ABF (Associação Brasileira de Franchising), etc. Além disso, ela está envolvida com ações sociais e promove a doação de aquecedores para diminuir o gasto de energia.
Textos produzidos por Stephanie Cristhyne A. da Silva
Revisados por Cristiana Chieffi