Contextualização

A energia solar é a energia obtida pela luz do sol, convertida em calor ou eletricidade. É uma fonte de vida e origem das demais formas de energia no planeta. É uma fonte de produção de energia limpa, renovável, portanto inesgotável, ao contrário dos combustíveis fósseis. A utilização de sua energia, tanto térmica quanto fotovoltaica, não emite gases poluentes nem gera resíduos.

A radiação solar que chega à Terra pode ser aproveitada por meio do calor, como também pode ser convertida diretamente em eletricidade através de células fotovoltaicas, configurando assim, a energia solar fotovoltaica. Convém salientar que a quantidade de energia solar que chega à terra é muito superior ao consumo de energia pelos seres humanos.

A tecnologia solar fotovoltaica é a tecnologia de geração de eletricidade a partir da luz solar e inclui o uso de células fotovoltaicas para converter energia solar em uma corrente elétrica que pode ser utilizada no local ou exportada para a rede. As células são tipicamente combinadas em módulos e estes, por sua vez, são ligados em arrays para produzir a energia requerida.

Porém, a variabilidade da luz solar, que é influenciada pelas condições climáticas e pela rotação da Terra, introduz desafios técnicos para a geração, transmissão, distribuição e gerenciamento da energia solar fotovoltaica.

Importância da Energia Solar

A energia solar cada vez mais se apresenta como uma alternativa sustentável e economicamente viável ao consumo de combustíveis fósseis. Não só os custos desta tecnologia têm caído a um ritmo impressionante, como se prevê que continue a ter uma tendência descendente. Em muitos casos, a energia solar já é mais barata do que a geração convencional de energia a partir de combustíveis fósseis.

A crescente utilização da energia solar contribui de maneira significativa para a mitigação das mudanças climáticas. A energia solar tem o potencial de enfrentar de maneira simultânea as crescentes demandas de energia e o imperativo de reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

A energia solar também traz benefícios locais: pode gerar eletricidade exatamente no local onde ela é necessária, reduzindo assim as perdas de energia que ocorrem durante o transporte de eletricidade através da rede. Além disso, a geração de energia solar pode fornecer uma importante fonte de energia em áreas remotas, onde a instalação de linhas de transmissão seria dispendiosa ou simplesmente inviável.

Materiais Extras

Para se aprofundarem sobre energia solar, recomendo a leitura do livro "Energia Solar - Como Transformar a Natureza em Eletricidade", de Francisco de Assis Oliveira, além do "Guia de Energia Solar Fotovoltaica" do SEBRAE. Na plataforma Coursera também existe um excelente curso chamado "Energia Solar Fotovoltaica: da teoria à prática", ofertado pelo Instituto Superior de Engenharia do Porto.

Atividade Prática

Construção de um Pequeno Modelo de Gerador Solar Fotovoltaico

Objetivo do projeto

1. Para entender o funcionamento da energia solar fotovoltaica, as equipes serão responsáveis por montar uma maquete de um gerador solar fotovoltaico utilizando materiais simples e de baixo custo.

2. Através deste projeto, os alunos deverão aprender os fundamentos da energia solar e fotovoltaica, como diferentes condições afetam a geração de energia solar, como calcular a eficiência de um sistema solar e como aproveitar as vantagens da energia solar na prática.

Materiais necessários

• Células Solares Fotovoltaicas (pequenas, adequadas para modelos de maquetes)
• Fios elétricos
• Voltímetro / Multímetro
• Placa de madeira ou material adequado para montagem
• Lâmpada LED e suporte para lâmpada
• Silicone líquido ou cola quente
• Papelão

Descrição detalhada do projeto

Cada grupo será responsável por montar um pequeno modelo de gerador solar fotovoltaico. Os alunos irão conectar as células solares em série ou em paralelo, dependendo da especificação e necessidade, conectar o fio elétrico necessário, fixar adequadamente as células solares na placa de madeira com silicone líquido ou cola quente, e finalmente, conectar o fio elétrico ao LED ou lâmpada.

Passo a passo detalhado para a realização da atividade

1. Os alunos devem planejar e esboçar a maquete de gerador solar fotovoltaico.
2. Em seguida, eles devem conectar as células solares conforme indicado (em paralelo para aumentar a corrente, em série para aumentar a voltagem). As células solares devem ser fixadas na placa de madeira com auxílio de silicone ou cola quente.
3. Os alunos devem então conectar os dois terminais (positivo e negativo) das células solares a um fio elétrico suficientemente longo. Por outro lado, o fio elétrico será conectado à lâmpada.
4. Coloque a maquete sob a luz solar direta e meça a voltagem e corrente produzida pelo painel solar através do multímetro. Com base na voltagem e corrente, os alunos devem calcular a potência gerada pelo painel solar.
5. O próximo passo é conectar a lâmpada ao sistema. Se a lâmpada acender, parabéns! Seu pequeno modelo de gerador solar fotovoltaico está funcionando.
6. Finalmente, os alunos devem gerar um relatório usando o esquema de quatro partes descrito anteriormente: Introdução, Desenvolvimento, Conclusões e Bibliografia utilizada.

A Introdução deve contextualizar o tema energia solar e sua relevância no mundo moderno, assim como o objetivo do projeto.

No Desenvolvimento, os alunos devem descrever em detalhes a montagem e o funcionamento do gerador solar fotovoltaico, apresentar a metodologia utilizada - como determinaram se as células deveriam ser conectadas em série ou em paralelo, como fixaram as células, como conectaram os fios, que tipo de lâmpada usaram etc. Além disso, os alunos também devem discutir os resultados obtidos - quanto de voltagem e de energia a maquete foi capaz de gerar, foi suficiente para acender a lâmpada, a lâmpada funcionou por quanto tempo etc.

Na parte de Conclusões, os alunos devem discutir os pontos principais do projeto, quais foram os obstáculos enfrentados e como foram superados, o que eles aprenderam com a experiência e o que poderiam fazer de diferente no futuro.

A Bibliografia deve conter todas as fontes que ajudaram na conclusão do projeto, incluindo livros, sites da internet, vídeos do YouTube, etc.