História da energia solar
Desenvolvimento e progresso da energia solar fotovoltaica
Energia fotovoltaica Energias renováveis
O primeiro painel solar da história foi desenvolvido no final do século XIX, mas o uso do sol como fonte de energia remonta às origens da humanidade. A história da tecnologia fotovoltaica está marcada por vários avanços científicos que se sucederam até a geração de energia elétrica a partir do sol. Conheça sua origem, sua evolução e por que ela é uma das principais fontes de energia renovável.
O surgimento dos painéis solares em diferentes setores da sociedade transformou a maneira como a energia é gerada e consumida.
Os seres humanos sempre tiveram curiosidade e admiração pelo sol, a estrela dominante em nosso céu e o protagonista de várias lendas. Por isso, não é de surpreender que diferentes culturas, em toda a extensão do nosso planeta e ao longo do tempo, tenham considerado o sol uma divindade a ser adorada —como foi para os gregos com o nome de Helios, para os egípcios como Rá ou para os incas como Inti—. Mas, acima de tudo, trata-se da energia que nos fornece luz e calor e uma das principais fontes de vida para os seres vivos, uma vez que permite que eles se desenvolvam.
Os sucessivos avanços científicos permitiram ao ser humano conhecer melhor este astro e explorar seus usos na Terra. Hoje, ele é um recurso essencial em meio à transição energética graças ao incentivo à energia solar fotovoltaica. Analisamos a história dessa tecnologia, as principais figuras envolvidas em sua evolução e seus benefícios.
Origem da energia solar fotovoltaica
O uso prático da energia do sol nas primeiras civilizações era muito limitado devido à escassez de tecnologia eficiente e consistia em uma compreensão básica de como integrá-la às necessidades cotidianas. Inicialmente, os raios solares eram amplificados para criar fogo. Mais tarde, os gregos e romanos da Idade Antiga usaram a energia solar de forma indireta para aquecer suas casas e a água para banho, e até desenvolveram uma arquitetura que aproveitava ao máximo a luz do sol e o calor para usá-lo durante o dia e conservá-lo à noite.
Primeiras aplicações da energia solar fotovoltaica
Além desses usos primitivos da energia solar, o primeiro grande marco na história da energia fotovoltaica ocorreu em 1839, quando o físico francês Alexandre-Edmond Becquerel descobriu o efeito fotoelétrico. Ao fazer experimentos com uma célula eletrolítica, o pesquisador notou que, quando exposto à luz solar, a corrente subia por um dos eletrodos. A descoberta abriu caminho para que inventores de todo o mundo criassem dispositivos usando essa técnica.
Uma das primeiras aplicações foi a criação do primeiro coletor solar parabólico em 1866. Em meados do século XIX, o pesquisador francês Augustin Mouchot criou uma máquina capaz de extrair energia solar para fins comerciais. Os raios solares eram concentrados por uma série de espelhos em uma caldeira com água, e o vapor gerado pela água fervente acionava um motor a vapor.
Primeira célula solar
Foi durante esse período que o engenheiro elétrico Willoughby Smith, que usava barras de selênio para detectar falhas em cabos submarinos, descobriu um fenômeno estranho: a condutividade das barras aumentava de forma exponencial quando expostas à energia solar. Smith publicou suas descobertas em 1873 no Journal of the Society of Telegraph Engineers.
Dois cientistas britânicos, William Grylls Adams e Richard Evans Day, concluíram, após a publicação de Smith e depois de realizar vários experimentos, que "a corrente só poderia ser produzida no selênio pela ação da luz". Adams e Day descobriram, então, que a luz produzia um fluxo de eletricidade através de um material sólido e chamaram essa corrente de "fotoelétrica".
A constante pesquisa na área levou, em 1883, o inventor americano Charles Fritts a construir a primeira célula solar, que tinha uma eficiência de cerca de 1%. O protótipo, que gerava uma corrente contínua sob exposição à luz direta e difusa, consistia em um painel de metal com uma camada de selênio e outra de ouro.
Usinas fotovoltaicas
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A era moderna e os painéis solares
Quando a energia solar fotovoltaica começou a ser comercializada a partir da década de 1950, o preço dos painéis solares era muito alto para o público em geral e sua aplicação prática estava concentrada principalmente na indústria aeroespacial. Nesse setor, as placas eram usadas para alimentar equipamentos externos, como satélites, pelos Estados Unidos e pela União Soviética.
Apesar desse incentivo inicial no domínio espacial, o uso da energia solar em aplicações domésticas e comerciais foi limitado nas décadas seguintes. Isso ocorreu devido ao baixo custo dos combustíveis fósseis, que dominavam o mercado de energia e ainda ofereciam uma alternativa mais econômica do que a energia solar.
No entanto, a situação mudou nas décadas de 1970 e 1980 com a crise do petróleo. O aumento do preço dos combustíveis fósseis fez com que o público e a comunidade científica olhassem com interesse para o setor das energias renováveis. O desenvolvimento tecnológico cresceu, a eficiência técnica —como tecnologias de rastreamento solar e armazenamento de energia— se desenvolveu e os custos de produção foram reduzidos, tornando a energia solar uma alternativa econômica mais acessível.
A chegada dos painéis solares a casas e diferentes setores da sociedade
Graças às políticas de incentivo, o sol se tornou uma solução promissora para os sistemas de climatização, aquecimento de água e geração de energia elétrica em residências e indústrias. Este foi o início do autoconsumo fotovoltaico, que está se tornando cada vez mais comum em diferentes setores da sociedade:
Uso residencial
As melhorias na eficiência dos painéis e a redução gradual dos custos favoreceram uma grande adoção de sistemas solares residenciais. Elementos tecnológicos, como baterias de armazenamento, permitiram a independência energética das residências com um melhor aproveitamento da energia solar.
Setor comercial e industrial
As empresas têm adotado progressivamente a energia solar para reduzir os custos operacionais e atender às metas de sustentabilidade. Os telhados de edifícios comerciais, estacionamentos e até mesmo terrenos adjacentes têm sido usados para instalações solares. Em grande escala, essa tecnologia reduz a dependência de fontes de energia não renováveis e diminui a pegada de carbono. Fábricas, usinas e armazéns de produção às vezes integram painéis solares em combinação com outras fontes de energia renovável.
Setor agrícola e zonas rurais
A energia solar também pode ser usada para alimentar sistemas de irrigação, equipamentos agrícolas e armazenamento com determinadas características de controle climático. Nesse setor, destaca-se a agrovoltaica, que consiste na instalação de painéis solares em terras agrícolas para explorar as sinergias com a agricultura. Além disso, em zonas rurais, os sistemas solares fotovoltaicos oferecem uma solução viável para o acesso à eletricidade e o desenvolvimento econômico.
Área urbana e prédios públicos
O futuro urbano prevê novos desenvolvimentos e projetos de renovação que integram a energia solar ao design de edifícios, espaços públicos e serviços para construir cidades mais sustentáveis. Essa é a base para a criação das chamadas smart cities. Com frequência cada vez maior, escolas, hospitais e prédios da administração pública estão instalando painéis solares para reduzir custos e se posicionar como referência em sustentabilidade.
Mobilidade sustentável
A energia solar pode ser aproveitada para carregar veículos elétricos, tanto em estações de recarga públicas quanto em residências, e para promover a mobilidade sustentável. Além disso, postos de gasolina e estacionamentos às vezes contam com painéis solares para alimentar suas operações e fornecer pontos de recarga eficientes.
Vantagens da energia solar fotovoltaica
Ideal para zonas rurais
Um sistema adequado para lugares onde as linhas elétricas não chegam ou são difíceis de instalar
Armazenável
Permite a instalação de baterias para armazenar o excedente de eletricidade
Mais informaçãoModulável conforme a necessidade
Pode ser produzida em instalações de geradores pequenos e em grandes usinas
Empregos verdes
Contribui para a criação de empregos verdes e para o crescimento da economia local
Mais informação
VER INFOGRÁFICO: Vantagens da energia solar fotovoltaica [PDF]
Evolução dos painéis solares
Apesar de que a produção da primeira célula fotovoltaica ocorreu no século XIX, foi preciso esperar até meados do século seguinte para presenciar um modelo prático. Em 1954, os laboratórios Bell desenvolveram a primeira célula solar de silício, um material que oferecia uma eficiência de 6%. Esse avanço mostrou que a conversão da luz solar em eletricidade poderia ser uma realidade e uma oportunidade de mercado.
O evento marcou o início de uma evolução contínua dos painéis solares. Durante as décadas de 1960 e 1970, foram desenvolvidas melhorias na pureza do silício e nas técnicas de fabricação, o que permitiu que a eficiência das células solares aumentasse para cerca de 14%. As décadas seguintes foram marcadas pela introdução de células solares de película fina e aprimoramentos de materiais com novas alternativas, como telureto de cádmio, heterojunção ou perovskita.
Já nos anos 2000, o silício monocristalino começou a ser usado, o que possibilitou atingir uma eficiência de 20%, seguido pelo silício policristalino, que ajudou a reduzir os custos de fabricação. Além disso, a combinação desse material com perovskita possibilitou atingir eficiências de mais de 25% em laboratório.
Nos últimos anos, os destaques do setor foram a fabricação de painéis solares bifaciais, que proporcionam um ganho adicional de radiação tanto na face superior como inferior, e a energia fotovoltaica flutuante, que instala os painéis sobre superfície de grandes massas de água. As tendências futuras apontam para a fabricação de células solares orgânicas e de pontos quânticos, que prometem maior flexibilidade e custos mais baixos, assim como o uso de painéis solares transparentes, que permitem que eles sejam colocados em janelas e outros elementos arquitetônicos sem comprometer a estética.