Com a preocupação cada vez mais crescente acerca do aquecimento global, líderes, instituições e organizações ao redor do mundo têm buscado alternativas sustentáveis de fornecimento de energia, de modo que seja possível suprir a necessidade energética da sociedade sem ocasionar um grande impacto na preservação do meio ambiente.
Com isso, ao longo dos anos, foram desenvolvidas várias tecnologias de aproveitamento energético sem que seja necessária a utilização de combustíveis fósseis, que além de serem finitos, também colaboram para a emissão de gases de efeito estufa. Essas tecnologias geram energia a partir de fontes renováveis e sustentáveis, ou seja, de recursos que têm uma disponibilidade maior e cuja extração causa menos danos ao planeta.
O que é um Sistema de Aquecimento Solar?
Entre essas diversas alternativas disponíveis, os sistemas de aquecimento solar, ou sistemas termossolares, têm se destacado como uma opção inteligente, eficiente e sustentável para lidar com as demandas energéticas de aquecimento de água em residências, empresas e indústrias. Eles funcionam a partir do efeito fotoelétrico, ou seja, do aproveitamento da energia e do calor proveniente dos raios de sol.
Além do funcionamento simples e dos benefícios ambientais, esse procedimento que utiliza o calor do sol para fornecer aquecimento também apresenta diversas vantagens econômicas para seus usuários.
Neste artigo, vamos explorar o funcionamento, os benefícios e os passos para a implementação de sistemas de aquecimento solar, que contribuem diretamente para a construção de um futuro mais limpo e sustentável.
Como funcionam os Sistemas de Aquecimento Solar?
Os sistemas termossolares funcionam a partir da captação, transferência e armazenamento da energia solar térmica, ou fototérmica, para aquecer a água utilizada em diferentes tipos de locais. Esses mecanismos são compostos pelos painéis solares, também conhecidos como coletores, e por um reservatório térmico.
Os painéis solares são responsáveis pela captação da energia solar. Para fazer isso da forma mais eficiente e produtiva possível, eles devem ser instalados em locais com altos níveis de irradiação do sol, como telhados e áreas abertas. Esses painéis coletores são constituídos por placas de cobre ou alumínio que absorvem as partículas de luz e calor dos raios de sol e as convertem em calor. É comum que essas placas sejam pintadas de uma cor escura para maximizar a absorção da radiação solar.
A energia solar captada pelos coletores térmicos é transferida para o líquido que fica no interior deles. Em seguida, esse líquido é bombeado por tubos até o reservatório de água quente, que é composto de materiais específicos para impedir o resfriamento da água. O isolamento térmico desses reservatórios é essencial para os momentos em que a água deve ser fornecida quente mesmo em períodos sem sol, como à noite.
Há também um mecanismo auxiliar de aquecimento elétrico ou a gás, que visa garantir o fornecimento de água aquecida mesmo em períodos em que a radiação solar é muito baixa e insuficiente para esquentar todo o reservatório. Além disso, é possível potencializar a eficiência dos sistemas de aquecimento solar a partir da implantação de componentes adicionais, como controladores de temperatura, válvulas de segurança e bombas de circulação.
Para uma utilização e aplicabilidade segura e funcional, é essencial dimensionar a estrutura do mecanismo de aquecimento solar de maneira apropriada à necessidade do imóvel. Para isso, é importante calcular o número exato de painéis e a capacidade do reservatório para assegurar que a demanda de água aquecida seja sempre suficiente.
Vantagens dos sistemas de aquecimento solar
Os sistemas de aquecimento solar agregam diversas vantagens aos imóveis em que são instaláveis – ambientais, financeiras e até mesmo mercadológicas. Algumas delas são:
Sustentabilidade
Como falamos, o sistema termossolar faz uso da energia proveniente da luz e do calor dos raios de sol para funcionar. A irradiação solar nada mais é do que uma fonte limpa, sustentável e renovável de energia, que não traz impactos negativos ao meio ambiente.
Usar esse tipo de mecanismo contribui diretamente para a diversificação da matriz energética, diminuindo a dependência do setor pelos combustíveis fósseis, que são altamente tóxicos para o planeta e passíveis de esgotamento.
Conforto
O sistema de aquecimento por meio da energia solar é capaz de fornecer água quente e abundante a qualquer momento, por conta do seu reservatório.
Além disso, você já deve ter passado pela seguinte situação: foi tomar banho e percebeu que a água só saía quente quando o chuveiro estava em sua vazão e potência mínima, quase fechando. Isso não acontece em sistemas de aquecimento solar pois, dependendo da capacidade e do tipo de reservatório utilizado no mecanismo, as saídas de água podem ter um fluxo e uma pressão maior, mantendo a temperatura estável e garantindo um banho confortável.
Valorização do imóvel
Quando o proprietário de um imóvel investe na implementação de sistemas de aquecimento solar, ele está fazendo um bom negócio. Isso porque o mercado imobiliário tende a valorizar as construções que possuem essa tecnologia, não só pela sua sustentabilidade, mas também pelo conforto e pela economia de custos no dia a dia.
Redução de custos com energia elétrica e gás
Você já deve ter escutado que, no inverno, as contas de energia ficam mais caras, por causa do aumento da demanda de energia para esquentar a água do chuveiro. Nesse sentido, os mecanismos de aquecimento solar são uma ótima solução para garantir o banho quentinho sem se preocupar com o aumento de gastos, já que a fonte de energia – o Sol – é totalmente gratuita. Essa vantagem é ainda mais significativa para os locais onde a eletricidade ou o gás natural têm o custo mais elevado.
É claro que, para notar essa redução de gastos e ainda compensar o valor investido na instalação desse tipo de sistema, ele precisa ser dimensionado de maneira adequada para aquele imóvel. Isso porque, se a implementação do sistema for realizada sem calcular o seu uso, ele não será capaz de atender de forma plena a demanda e, com isso, poderá existir a dependência de mecanismos de apoio, o que vai impactar diretamente nos custos e gastos de energia daquele imóvel.
Versatilidade
Os sistemas de aquecimento solar são muito versáteis, pois podem ser utilizados em residências, empresas, indústrias, escolas, hospitais e outros locais onde possa existir a necessidade de aquecimento de água.
Durabilidade e baixa manutenção
Projetados para terem uma alta durabilidade e uma vida útil mais longa, os sistemas de aquecimento solar são ótimos para aqueles que não querem ter uma preocupação frequente relacionada a imprevistos. Com os cuidados corretos e a manutenção realizada no espaço de tempo adequado, esses mecanismos podem funcionar de maneira plena por várias décadas.
Tipos de sistemas de aquecimento solar
Atualmente, a indústria tem oferecido diversos tipos de sistema de aquecimento solar, com o objetivo de atender a necessidades diferentes e específicas. É importante considerar fatores como o clima, a demanda de água quente e as características do local onde o mecanismo será instalado para que a variação escolhida seja a melhor para aquele contexto. Entre os diferentes modelos que existem, podemos citar:
Coletores solares térmicos
Componentes fundamentais dos aquecedores solares, são os responsáveis por captar a energia termossolar e encaminhá-la para o fluido termocondutor, que irá esquentar a água do reservatório. Há diferentes categorias de coletores, como os planos, que são as placas absorvedoras que ficam no telhado das residências, por exemplo.
Outro tipo de coletor é o de tubo a vácuo, feito de vidro e composto por pequenos tubos de alumínio ou de cobre que contêm o fluido termocondutor. O vácuo no interior dos tubos auxilia na redução das perdas de calor, o que traz mais eficiência para os sistemas instalados em regiões de temperaturas mais baixas ou de condições climáticas desfavoráveis.
Sistemas de circulação direta
Nesse modelo de aquecedores solares, a água circula de maneira direta pelos tubos ou placas dos coletores da energia solar, e é aquecida pela radiação emanada do Sol. Em seguida, ela vai para o reservatório térmico, onde fica armazenada até o uso. Esse tipo de mecanismo é recomendado para locais com temperaturas moderadas, sem riscos de congelamento.
Sistemas de circulação indireta
Esse mecanismo conta com um fluido termocondutor – como água misturada com um anticongelante – circulando pelos tubos dos coletores solares. Esse fluido transfere o calor captado do sol para a água armazenada em um trocador de temperatura, que é conectado ao reservatório térmico. Esse sistema permite um controle maior sobre o aquecimento da água e ainda garante que ela não sofra o congelamento, o que é ideal para regiões que registram temperaturas mais baixas.
Sistemas combinados com aquecimento central
Esses modelos utilizam a energia captada do sol para aquecer a água utilizada no sistema de aquecimento central da residência. Normalmente, esse processo acontece através de um trocador de calor. Com isso, a energia solar contribui para o aquecimento do ambiente e também da água que os moradores irão utilizar. Esse mecanismo é mais recomendado para regiões mais frias, onde o aquecimento é necessário durante a maior parte do ano.
Dimensionamento dos sistemas de aquecimento solar
Antes de implementar um mecanismo de aquecimento solar no seu imóvel, é importante ter alguns critérios em mente, já que a escolha e o dimensionamento adequado do sistema são essenciais para garantir sua eficiência e desempenho máximo.
Somando-se a isso, é fundamental consultar um especialista da área para realizar os estudos e cálculos necessários para a instalação e sucesso do sistema. Veja 5 dos principais critérios que devem ser levados em conta na hora de dimensionar o sistema de aquecimento do imóvel:
1. Localização geográfica
Pode não parecer, mas o local do imóvel onde o sistema de aquecimento solar será implantado conta e muito no seu desempenho. Isso porque a localização geográfica é um fator determinante no que tange a disponibilidade e intensidade da radiação solar.
Por exemplo, regiões com maior incidência de sol têm um aproveitamento maior da energia solar, o que leva a instalação de um modelo específico de aquecedor. Sendo assim, é importante ter em mente a quantidade média de radiação solar recebida ao longo do ano naquele local, para estimar a eficiência do sistema e instalar o mecanismo mais adequado para suprir de forma eficiente a demanda de água quente dos usuários do imóvel.
2. Demanda de água quente
A quantidade de água quente utilizada no dia a dia é um fator crucial para determinar o tamanho e a capacidade do sistema de aquecimento solar. Por exemplo, o mecanismo implantado numa maternidade certamente será diferente daquele instalado na residência de um casal. É importante considerar todos os processos que fazem uso de água aquecida, como banhos, lavagem de roupas, lavagem de louças, uso de máquinas de pressurização, entre outros.
3. Espaço disponível
Os coletores térmicos precisam ser posicionados em áreas que sejam expostas ao sol, como telhados, fachadas ou terrenos, sem que existam obstruções que sejam capazes de reduzir essa exposição solar. O tamanho do espaço disponível para a instalação vai influenciar a quantidade de coletores que serão implementados e, consequentemente, a capacidade do sistema.
4. Orientação e inclinação
Um detalhe muito importante e que por vezes pode passar despercebido no momento da instalação de sistemas de aquecimento solar está relacionado a inclinação e a orientação na qual os coletores térmicos são posicionados. Eles devem ser voltados para o norte (no hemisfério sul) ou para o sul (no hemisfério norte) em regiões de baixa latitude, para que a exposição solar atinja seu potencial máximo. A inclinação ideal dos coletores vai variar dependendo do espaço, da demanda por água quente e das condições locais.
5. Regulamentações e normas locais
Outro passo importantíssimo para garantir que a instalação de sistemas de aquecimento solar seja realizada da maneira correta é conferir as regulamentações e normas locais relacionadas a esse tipo de mecanismo. Isso porque existem requisitos técnicos e legais que devem ser atendidos para garantir que o sistema seja seguro e dentro dos padrões estabelecidos.
Futuro da energia solar no Brasil e no mundo
Com a crescente preocupação acerca dos efeitos negativos da produção energética a partir do uso de combustíveis fósseis para o meio ambiente, a busca e o incentivo do uso de fontes renováveis de energia tem avançado pelo mundo. Uma dessas fontes é o Sol, que emite luz e calor de maneira ininterrupta, sem prejuízos consideráveis em termos ambientais.
Em janeiro de 2023, a fonte solar passou a ser a segunda maior matriz energética no Brasil, que entrou para o grupo dos dez países de maior potência acumulada da fonte solar fotovoltaica – o país encerrou 2022 com 24 GW de potência operacional solar, ocupando o 8º lugar da lista. Atualmente, o país que lidera o ranking é a China, que atingiu impressionantes 392 GW.
O avanço da tecnologia e das políticas que visam suprir a demanda energética mundial sem causar prejuízos ao meio ambiente só tendem a trazer ainda mais visibilidade para a implementação de sistemas energéticos de fontes renováveis, garantindo um futuro melhor e mais sustentável para as próximas gerações.
