#CiênciaResponde: como gerar energia elétrica por meio do calor?

Neste ano, uma nova onda de calor atingiu o Brasil. De acordo com o Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet), as temperaturas ficaram até 5ºC acima da média, fenômeno que persistiu até o fim do verão, que terminou em 20 de março. Durante esse período, o Ministério da Saúde alertou as pessoas para o cuidado com a exposição excessiva ao sol, que pode provocar insolação.

Além dos cuidados relacionados à saúde, a partir dessa exposição, surge uma outra questão: como utilizar esse calor para gerar energia elétrica? Essa foi a dúvida colocada por João Pedro Matos, que entrou em contato pelas redes sociais da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). A partir disso, fomos atrás de especialistas para responder se é realmente possível gerar energia nesse contexto.

O professor José Roberto Camacho, da Faculdade de Engenharia Elétrica da UFU (Feelt/UFU), comenta algumas das principais formas de gerar energia elétrica por meio do calor e sobre as possibilidades e dificuldades encontradas na área da energia renovável.

Energia Fotovoltaica

Uma das formas mais conhecidas e utilizadas é a produção fotovoltaica, que busca gerar energia por meio da radiação emitida pelos raios solares. Desta forma, há um sistema com equipamentos, como placas solares e inversor solar, que conseguem captar os fótons (emitidos pelo sol) e liberar elétrons, o que gera corrente elétrica.

Para produzir energia solar em uma residência, é necessário adquirir esse sistema fotovoltaico. Todo o processo deve ter o auxílio de instaladores qualificados e opções de equipamentos adequados ao projeto. O Brasil já oferece diversos profissionais na área que conseguem realizar a instalação de forma segura. Porém, a instalação desse sistema ainda é pouco acessível no país, com preços que variam entre R$12 mil e R$15 mil, para aplicações em imóveis de pequenas dimensões.

Camacho ressalta algumas ações que podem ser realizadas para aumentar essa acessibilidade, como os avanços tecnológicos contínuos na área, que têm o potencial de melhorar significativamente a eficiência dos painéis solares e reduzir os custos de produção, o que torna os sistemas mais acessíveis para os consumidores.

Além disso, à medida que a demanda por energia solar cresce e a indústria se expande, os custos de produção também tendem a diminuir devido à economia de escala. Isso significa que com o aumento de adesão das pessoas pela energia solar, os preços dos equipamentos e da instalação podem diminuir. As políticas públicas que incentivem esse tipo de geração, como subsídios, incentivos fiscais e programas de financiamento coletivo, também podem desempenhar um papel crucial na redução dos custos para os consumidores.

O professor também ressalta a importância da conscientização sobre os benefícios da geração de energia solar e o fornecimento da educação sobre opções de financiamento, pois, desta forma, a população é incentivada a considerar esse tipo de geração de energia como uma opção viável.

Apesar da energia fotovoltaica não emitir nenhum tipo de gás de efeito estufa e utilizar uma fonte de energia renovável e abundante, há uma dificuldade encontrada nesse tipo de produção. Em períodos de clima nublado, há pouca incidência dos raios solares, o que diminui a produtividade das placas que dependem desses raios para gerar a energia elétrica.

Energia Solar Concentrada (CSP - Concentrated Solar Power)

No CSP, a luz solar é concentrada em um receptor por meio de espelhos ou lentes, processo que aquece um fluido de transferência de calor, como óleo ou sais fundidos. Esse calor é então utilizado para gerar vapor e acionar uma turbina, que produz eletricidade.

Energia Geotérmica

Este método aproveita o calor do interior da Terra para gerar eletricidade. Sua aplicação ocorre principalmente através de usinas geotérmicas que extraem o vapor ou água quente do subsolo e o utilizam como uma forma de acionar turbinas conectadas a geradores elétricos.

“Ambos os métodos, CSP e energia geotérmica, dependem de condições geográficas específicas para serem eficazes. Por exemplo, as usinas CSP precisam ser construídas em áreas com alta irradiação solar, enquanto as usinas geotérmicas exigem a presença de fontes de calor geotérmico próximas à superfície. A identificação e o desenvolvimento de locais adequados podem ser desafios logísticos significativos”, explica Camacho.

Biomassa

Embora não seja diretamente uma fonte de calor solar, a biomassa é frequentemente considerada uma forma de energia renovável que pode ser gerada por meio do calor proveniente do sol. A biomassa consiste na queima de materiais orgânicos, como madeira, resíduos agrícolas ou resíduos sólidos urbanos para gerar calor, que pode, então, ser convertido em eletricidade por meio de turbinas a vapor ou motores de combustão interna.

Camacho observa que a escolha do método de geração de energia mais efetivo dependerá das condições locais, dos recursos disponíveis, das necessidades energéticas e das considerações socioeconômicas e ambientais específicas de cada região. Em muitos casos, uma combinação de diferentes fontes de energia renovável pode ser a abordagem mais eficaz para atender às demandas de energia.

Sobre a importância das pesquisas acadêmicas para o desenvolvimento de novas formas de geração de energia, o professor enfatiza: “As pesquisas acadêmicas desempenham um papel essencial no avanço da área de energia renovável, fornecendo a base científica e tecnológica necessária para impulsionar a inovação, otimizar processos, avaliar viabilidade econômica e ambiental, e capacitar os profissionais do futuro. Essa colaboração entre academia, indústria e governo é fundamental para promover uma transição bem-sucedida para um sistema energético mais limpo e sustentável”.

A UFU é uma das instituições que utilizam o sistema fotovoltaico. Em 2021, foram instaladas 992 placas fotovoltaicas no Campus Santa Mônica. Esse método de geração fez parte de uma iniciativa maior, o Projeto de Eficiência Energética da UFU, idealizado pela Diretoria de Sustentabilidade da Prefeitura Universitária, em 2017, com o objetivo de buscar formas sustentáveis de promover a redução de consumo e gerar energia elétrica renovável.

Como uma outra novidade, neste ano, será construída uma usina experimental da UFU, que também irá gerar energia elétrica a partir do calor, no processo chamado de termoeletricidade, que faz parte da geração por biomassa. O projeto visa utilizar a incineração de cigarros e outros resíduos sólidos como combustível para a produção de energia limpa e renovável.

O #CiênciaResponde é uma seção do portal Comunica UFU em que leitores e toda a comunidade enviam suas dúvidas sobre ciência. A partir delas, a equipe de comunicação entra em contato com pesquisadores da UFU para respondê-las. Caso queira participar, basta enviar sua dúvida com a hashtag #CiênciaResponde para o e-mail comunicaciencia@dirco.ufu.br, para as redes sociais da UFU ou para o WhatsApp (34) 99948-4655.

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