POTENCIAL DE UTILIZAÇÃO DA ENERGIA SOLAR:
CÉLULAS FOTOVOLTAICAS E BIOMASSA Camila Agner D’Aquino e Aurélio de Andrade Souza
Resumo A energia solar é a forma de energia mais abundante e prontamente disponível na terra. As tecnologias para aproveitamento desta energia são as mais variadas possíveis, sendo que as células fotovoltaicas e a biomassa apresentam grande potencial de aplicação no Brasil. A eficiência de conversão da energia incidente em cada uma destas tecnologias é dependente de diversos fatores, sendo que somente este fato isolado não pode servir como ponto decisivo para escolha no investimento em um ou em outra. No entanto, é de extrema valia compreender o quanto de energia uma determinada área de aplicação de cada uma pode fornecer. Considerando-se valores comuns da aplicação de cada uma, obteve-se que um metro quadrado do cultivo de capim elefante resulta em 555 MJ de energia anual, enquanto que a aplicação de células fotovoltaicas com eficiência de 15% resulta em 780 MJ de energia anual. Esses dados podem servir como base para a discussão da diversificação da matriz energética nacional, de modo a se investir com maior qualidade.
INTRODUÇÃO Mudanças climáticas, crise e segurança energética são temas atuais e relevantes. A busca por métodos mais eficientes e limpos de produção de energia estimula o mercado de energias renováveis, uma vez que a natureza é uma fonte generosa quando se trata de sol e vento. De acordo com a Agência Internacional de Energia (2015) [1], em 2012 o consumo mundial total de energia primária foi de 524,076 x 1015 BTU, ou seja, 153.591,46 GWh sendo que até 2050 essa demanda irá dobrar e, até o final do século, triplicar. 18
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O sol é a maior de todas as fontes de energia limpas, sendo que a quantidade de energia que irradia na superfície terrestre em uma hora é maior do que o total de energia consumida no planeta em um ano e, anualmente, são depositados aproximadamente 120.000 TW de energia na Terra através da radiação solar. Para que se possa tirar o melhor proveito dessa energia, deve-se entender como funcionam as rotas de captura, conversão e armazenamento da mesma nas diversas opções: células solares fotovoltaicas, combustível solar, biomassa, sistemas térmicos solares, entre outros [2]. Tanto a energia fotovoltaica quanto a biomassa são diretamente ligadas a disponibilidade de irradiação solar e são duas tecnologias limpas e renováveis. As duas tecnologias não somente pelo método de recuperação da energia armazenada, mas também pela eficiência de conversão da energia solar incidente em energia utilizável. Portanto, o objetivo deste artigo é comparar a eficiência de aproveitamento de luz solar em células solares fotovoltaicas e a partir da biomassa de plantas em uma área delimitada de 1 hectare.
excitados através da absorção do fóton e então é armazenada nas ligações químicas que, quando quebradas, liberam-na na forma de energia química que pode ser utilizada para a produção de energia elétrica, calor, combustível ou matéria-prima para a indústria química [3]. No caso de plantas, a produtividade está diretamente relacionada com a eficiência pela qual as plantas conduzem o processo de fotossíntese, dadas determinadas condições ambientais, o tipo de planta e os recursos disponíveis para a mesma [4]. A fixação de carbono através da reação de fotossíntese ocorre através de uma série de reações, podendo ser na presença de luz, através da excitação e separação dos elétrons e prótons da molécula de água; ou na ausência de luz, período no qual ocorre a redução do CO2 do ar atmosférico a carboidratos, proteínas e gorduras. A eficiência deste processo (η), por sua vez, pode ser calculada pela razão entre o ganho líquido de entalpia da biomassa por unidade de área pela energia solar incidente por unidade de área (Eq. 1) [5].
Biomassa Biomassa é um termo aplicado para toda matéria orgânica derivada de organismos vivos e apesar de, em sua maioria, estar associada a plantas, a biomassa também pode ser proveniente de algas e resíduos orgânicos (resíduos sólidos orgânicos, efluentes sanitários, resíduos agroindustriais, etc.). Nessas fontes, a energia solar é transformada em estados
eq. (1)
A absorção da radiação solar ocorre em pigmentos específicos – clorofila, carotenoides, entre outros – e está limitada a região visível do espectro, ou seja, entre 400 e 700 nm, portanto, o processo de fotossíntese aproveita ~50% da energia solar
