O aquecedor solar é um equipamento da energia solar térmica, ou fototérmica, usado principalmente para aquecer sistemas de água residenciais por meio da captação e conversão de radiação solar em energia térmica.
Ele faz parte de um conjunto de tecnologias de energias renováveis que possuem suas fontes de energia provenientes do Sol. Tais tecnologias têm características e objetivos específicos, como é o caso da energia fotovoltaica e da heliotérmica.
O Brasil é um país privilegiado no que diz respeito à insolação. Isso porque ele fica localizado na zona tropical e equatorial, possuindo cerca de oito Horas de Sol Pleno (HSP), baseadas em uma média anual. Por esse motivo, o país tem potencial para abrigar o mercado de sistema solar fotovoltaico e de aquecimento solar de água através da radiação solar (energia solar térmica).
Diferente da energia solar fotovoltaica, cujo princípio de funcionamento é a conversão da energia solar em energia elétrica, a energia solar térmica é uma tecnologia que permite a conversão da energia solar em energia térmica, e a partir disso, proporciona o aquecimento da água em sistemas residenciais, prediais e comerciais. Para tanto, é utilizado o aquecedor solar.
Assim, se o objetivo do consumidor é usar a energia solar para suprir a demanda energética de toda a residência, a energia fotovoltaica é recomendada. Por outro lado, se o desejo for somente aquecer as águas do estabelecimento, é recomendada a utilização da energia solar térmica (aquecedor solar).
O aquecedor solar é composto, principalmente, por painéis solares (coletores) e o reservatório térmico de água. A superfície do painel, por sua vez, possui aletas feitas de cobre ou alumínio, comumente pintadas de uma cor escura para maior absorção da radiação solar.
Assim, estas aletas captam essa radiação para então transformá-la em calor. O calor é absorvido pelo líquido presente no interior dos painéis, que é em seguida transportado por bombeamento através de tubos isolados, até que chegue ao depósito de água quente (reservatório térmico ou boiler).
O depósito de água quente é composto por material isolante, que impede o resfriamento da água, permitindo que seja fornecida água quente mesmo em períodos sem Sol, como à noite.
Há ainda um sistema auxiliar de aquecimento (que pode ser elétrico ou a gás), que atua garantindo que haja água quente mesmo nos momentos em que a radiação solar não é suficiente para aquecê-la completamente.
De forma mais detalhada, o sistema do aquecedor solar é composto pelos seguintes itens:
Podem ser um ou mais painéis, que possuem a função de transformar a radiação solar incidente em energia térmica.
Depósito que reserva a água quente até que esta seja necessária para uso. O tamanho do tanque deve ser compatível com as necessidades da residência.
Tubulação, bombas circuladoras e válvulas.
Faz parte do circuito hidráulico, e tem por função a circulação do líquido térmico pelos tubos que ligam a placa solar ao depósito acumulador.
Elementos de controle e regulação que asseguram o correto funcionamento do sistema.
Sistemas complementares de aquecimento que são acionados apenas em momentos em que a irradiação solar sobre os painéis não foi suficiente para o pleno aquecimento da água.
Há diversos tipos de coletores, variando na eficiência do painel solar na conversão de energia. Para cada finalidade, há um tipo de coletor mais apropriado, como pode ser visto na imagem a seguir:
Vejamos então as principais diferenças entre os coletores planos abertos, coletores planos fechados e coletores tubulares a vácuo:
Os principais componentes de um coletor plano fechado são:
A principal diferença entre o coletor plano fechado e o aberto, é que o aberto não apresenta caixa externa, cobertura e isolamento térmico, sendo menos eficiente no aquecimento da água a temperaturas mais elevadas.
Coletores tubulares a vácuo apresentam como seus principais componentes:
Há ainda duas variações de sistemas solares térmicos, que se diferenciam pela forma como a água circula dentro do aquecedor: o sistema com circulação em termossifão e o sistema com circulação forçada.
Esse tipo de sistema se utiliza da física para promover a circulação da água de forma gratuita, ou seja, faz uso da termodinâmica e da força da gravidade, que fazem com que a água quente suba naturalmente para o reservatório e que a água fria desça para o painel solar.
Assim, os sistemas com circulação em termossifão dispensam a utilização de bombas elétricas, sendo, por isso, mais econômicos e mais simples de instalar. Para alguns casos, pode ser menos eficiente que o de circulação forçada, além de exigir que o reservatório esteja, necessariamente, posicionado acima dos painéis.
Sistemas com circulação forçada geralmente apresentam o tanque de água separado dos painéis, permitindo então o posicionamento do tanque a nível do chão, podendo ser instalado em qualquer compartimento da casa, enquanto os painéis geralmente são instalados nos telhados. Ao contrário dos sistemas de circulação em termossifão, os de circulação forçada precisam de bombas de água que são controladas eletronicamente.
Para a instalação do aquecedor solar, alguns pontos devem ser considerados no projeto solar:
Qual é a vida útil de um aquecedor solar?
O tempo de retorno do investimento em aquecedores solares tende a variar, acontecendo geralmente em um intervalo que vai de 18 a 36 meses. A vida útil de um aquecedor solar é estimada por volta de 240 meses, fazendo com que o sistema seja bastante vantajoso e econômico.
Mas, qual a vantagem do aquecedor solar? Por utilizar pouca, ou muitas vezes dispensar a utilização da energia elétrica para o aquecimento da água, o sistema é econômico. Da mesma forma, ele é ambientalmente amigável por não gerar resíduos para além das placas e não causar danos ao meio ambiente.
É também promissor no Brasil e no mundo, pois causa impactos ambientais mínimos e reduz a pegada de carbono dos consumidores, que estarão minimizando suas emissões e contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas ao optar por uma forma de obtenção de água quente a partir da redução do consumo de energia elétrica.
O uso do sistema de energia fotovoltaica também resulta em diversas vantagens para o consumidor e o meio ambiente. Os benefícios da energia solar para o consumidor envolvem a valorização do imóvel, independência energética, retorno do investimento e baixo custo de manutenção da usina solar.
Porém, a energia solar fotovoltaica possui um alto custo de implantação e baixa eficiência (de 10% a 25%). Da mesma forma, é importante ressaltar os impactos ambientais causados pelos resíduos de silício que compõem o painel solar fotovoltaico e sua mineração, bem como a destinação final de painéis usados, que não possuem uma reciclagem de painel solar acessível.
Apesar de seu alto custo de instalação, empresas de energia solar são as mais promissoras para o futuro e as que recebem mais investimentos. Além disso, este tipo de energia é um dos mais fáceis de ser implantado nos próprios estabelecimentos que querem reduzir suas emissões de CO2.
O Sol, estrela central do Sistema Solar, pode ser considerado uma fonte de energia limpa, já que seu uso não libera resíduos prejudiciais ao meio ambiente diretamente, apesar de gerar resíduos dos painéis solares. Mas, então, a energia solar é renovável ou não renovável? Ela é considerada uma energia renovável, pois a fonte dos painéis da usina fotovoltaica, ou solar, não esgota.
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