O Sol, no seu centro, os núcleos de átomos de hidrogênio fundem-se originando núcleos de hélio. A sua superfície atinge uma temperatura de perto dos 6.000ºK.

A energia resultante desta reação é radiada para o espaço, e parte dela atinge a atmosfera terrestre com uma intensidade de cerca de 1.373 W/m².

Uma vez que parte da energia inicial é refletida ou absorvida pela atmosfera, num dia de céu claro é possível medir junto a superfície terrestre num plano perpendicular, cerca de 1.000 W/m².

Esta radiação disponível à superfície terrestre divide-se em três componentes:

- direta: a que vem "diretamente" desde o disco solar;
- difusa: a proveniente de todo o céu exceto do disco solar, das nuvens, gotas de água, etc.;
- refletida: proveniente da reflexão no chão e dos objetos circundantes.

A soma das três componentes é denominada como radiação global, e representa, nas condições já referidas, cerca de 1.000 W/m².

Existem duas formas diferentes de utilizar a energia solar:

- ativa: transformação dos raios solares em outras formas de energia: térmica ou elétrica.

- passiva: aproveitamento da energia para aquecimento de edifícios ou prédios, através de concepções e estratégias construtivas.

Energia solar térmica ativa


Princípio: qualquer objeto exposto à radiação solar "Q" aquece. Simultaneamente, há perdas por radiação, convecção e condução, que aumentarão com a temperatura do corpo.

Chega um momento em que as perdas térmicas, "Qp", se igualam aos ganhos devidos ao fluxo energético incidente, atingindo-se a temperatura de equilíbrio, "tc".

Assim, no equilíbrio tem-se: Q = Qp

Se conseguirmos extrair continuamente uma parte do calor produzido mudaremos as condições do equilíbrio anterior, ficando: Q = Qp + Qu

Qu => Energia extraída do corpo ou energia útil.


Vantagens: tanto na sua forma mais simples, obtenção de água quente, como em outras aplicações do gênero, a significativa poupança energética e econômica (que chega a atingir em alguns casos mais de 80%), e ainda a grande disponibilidade de tecnologia no mercado, são fatores que transformaram a energia solar térmica uma das mais comuns, vantajosas e atrativas formas de energia renovável.

Desvantagens: o elevado investimento inicial na instalação solar, apresenta-se por vezes como o maior entrave ao desenvolvimento desta solução.

Energia solar elétrica ou Fotovoltaica (PV)

Princípio: A conversão direta da energia solar em energia elétrica envolve a transferência dos fótons da radiação incidente para os elétrons da estrutura atômica desse material.

Nos materiais semicondutores sob o efeito de uma radiação luminosa, a energia dos fótons incidentes é diretamente transferida para o sistema eletrônicos do material, podendo excitar elétrons da banda de valência para a banda de condução e dando origem à criação de pares de elétrons (absorção). Para obter uma corrente elétrica é criada uma estrutura de separação dos portadores de carga foto gerados, por ação do campo elétrico interno, antes de se recombinarem. Segue-se logo a extração das cargas em corrente contínua para utilização. A este efeito dá-se o nome de efeito Fotovoltaico.

Vantagens: A energia fotovoltaica é uma das mais promissoras fontes de energia renováveis. A vantagem mais clara é a quase total ausência de poluição. Para além desta vantagem a ausência de partes móveis susceptíveis de partir, não produz cheiros ou ruídos, têm baixa ou nenhuma manutenção, e com tempo de vida elevados para os módulos.

Desvantagens: No entanto uma das principais limitações dos dispositivos fotovoltaicos é o seu baixo rendimento, isto é, uma baixa conversão da energia solar em energia elétrica. A razão deste fato reside fundamentalmente na deficiente exploração do espectro da radiação incidente (sol) por parte dos dispositivos. Outro inconveniente é os custos de produção dos painéis, estes devidos principalmente à pouca disponibilidade de grandes quantidades de materiais semicondutores, e de processos de obtenção, por vezes, muito caros. No entanto este fator está progressivamente a desaparecer com os desenvolvimentos das deposições e das micro tecnologias.

Principais aplicações:

- eletrificação remota: atualmente uma das principais aplicações da energia fotovoltaica é a possibilidade de fornecer energia elétrica a lugares remotos, onde os custos da montagem de linhas elétricas é superior ao sistema fotovoltaico, ou existe a impossibilidade deste tipo de fornecimento;

- sistemas autônomos: bombagem de água para irrigação, sinalização, alimentação de sistemas de telecomunicação, etc.;

- aplicação de micro-potência: relógios, maquinas de calcular, etc.;

- integração em edifícios: a integração de módulos fotovoltaicos na envolvente dos edifícios (paredes e telhados) é uma aplicação recente, podendo representar reduções de custos construtivos e energéticos. A energia produzida em excesso pode ser vendida à companhia elétrica, e quando existem insuficiências, esta pode ser comprada;

- veículos: outra aplicação, ainda em fase de investigação, é a de automóveis de recreio providos de células fotovoltaicas, com suficiente potência para movimentá-los, assim como também embarcações de recreio.

Energia solar passiva

Princípio: aproveitamento da energia solar, incidência dos raios solares, para aquecimento de edifícios ou prédios, através de concepções e estratégias construtivas.

Vantagens: o baixo custo de algumas soluções, como o bom planejamento e orientação do edifício que podem resultar consumos energéticos evitados até 40%.

Quanto às possíveis aplicações, em qualquer edifício habitacional, de escritórios ou industrial, podem ser aplicadas soluções de eficiência energética e de energia solar passiva, tendo em conta as questões de projeto e estudo de forma a maximizar este tipo de aproveitamento energético.