Qual a melhor maneira de aproveitar ao máximo a incidência solar na região?

Como já mencionamos anteriormente, a melhor maneira de colocar o colector será na posição de Inverno.

Deduzimos que existem então duas posições para colocar o colector, a de Verão e a de Inverno. Entre estas duas posições, a sua maior diferença é a inclinação em relação ao sol. Aconselhando-se uma e outra de acordo com a finalidade do colector e da incidência da radiação solar na região.

Visto que a Escola apenas se encontra em funcionamento nos períodos lectivos, correspondentes de Setembro a Junho, podemos notar que a este período abrange toda a época de Inverno, Outono e Primavera, e que de Verão não é necessária a sua utilização.

Como de Verão, a radiação é muita, e o colector na posição de Inverno consegue captar a energia necessária para aquecer a água, é esta a posição indicada, pois consegue aproveitar ao máximo a radiação durante as épocas mais “pobres” no que toca a captação de energia solar, e aproveitar a suficiente durante o Verão.

Esta posição de Inverno que corresponde a colocar o colector numa latitude de +15º em relação á superfície.

Energia necessária para o funcionamento do colector?

Um colector funciona de forma autónoma, armazenando toda a energia que incide neste, e sendo recolhida e aproveitada para o aquecimento de água.

Visto que este não possui qualquer ligação com fontes externas de energia, a única energia necessária para o funcionamento do colector é a Energia Solar.

O que são azimutes? E qual a sua influência?

Uma azimute solar é a direcção que os raios solares tomam. Esta é definida em graus, variando de 0º a 360º.

Quando relacionamos a altura solar (altura do sol), com a azimute solar (sitio) e a inclinação superficial, deparamo-nos com o azimute superficial.

Qual a intensidade da radiação solar?

A radiação solar tem uma intensidade de 1000w/m², esta intensidade que é considerado um valor generalizado, uma vez que este varia de acordo com a variação de latitude e com as condições do clima.

Quais as horas onde a incidência da luz solar se faz sentir com mais intensidade?

A incidência solar faz-se sentir com maior intensidade entre as 10horas e as 16horas. Este horário que corresponde à posição da Terra relativamente ao Sol, e que varia de lugar para lugar, de acordo com a sua posição Terra-Sol.

Quais as horas onde a incidência da luz solar se faz sentir com mais intensidade?

A incidência solar faz-se sentir com maior intensidade entre as 10horas e as 16horas. Este horário que corresponde à posição da Terra relativamente ao Sol, e que varia de lugar para lugar, de acordo com a sua posição Terra-Sol.

Qual o local na nossa escola que esta mais tempo exposto ao sol?

O local da nossa escola que está mais exposto ao sol são as partes exteriores da escola, como o nosso propósito é construir um colector no refeitório da nossa escola, o local mais aconselhado á sua construção, de acordo com a sua localização é o terraço do próprio refeitório, uma vez que se encontra constantemente exposto ao sol, sem interferência de sombras ou outros.

Qual a melhor forma de captar a energia solar de acordo com a nossa localização geográfica (relativamente á nossa localização geográfica)?

Uma vez que Portugal é o pais da Europa com maior horas de exposição ao sol, e como no Alentejo os Verões são muito quentes, para que o colector solar tenha um maior rendimento é colocando-o na posição de Verão, de maneira a que absorva toda a radiação incidente, no entanto, é necessário ter em conta que a radiação solar não é totalmente absorvida durante o Verão, e que devido à finalidade da sua construção, e da sua aplicação, é necessário um maior rendimento durante o Inverno, do que durante o Verão.

Colocamos o colector na posição de Inverno, uma vez que durante o Verão não é necessária tanta água quente, que o colector irá fornecer. E como a escola funciona a tempo inteiro durante todo o Inverno, leva a que durante esta época o colector necessite de um maior aproveitamento da energia solar.

Que influência tem a localização geográfica para a captação da energia solar (relativamente ao local da superfície terrestre)?

De entre os principais factores que são necessários ter em conta para que o colector tenha uma captação da energia solar mais eficaz, a localização geográfica do local onde se pretende colocar o colector solar é das mais importantes.

Para cada localização geográfica há uma altura solar diferente, isto porque a posição em que a Terra se encontra na sua translação (estações do ano), afecta a exposição ao sol. Por exemplo, devido ao ângulo que a Terra faz com o seu eixo de rotação (23,5º), no solstício de 22 de Dezembro, o Hemisfério Sul (metade do planeta que está abaixo da linha imaginária do Equador) tem uma maior exposição ao Sol que o Hemisfério Norte, por isso se quando é Verão em Portugal é Inverno no Brasil.

Qual a nossa localização geográfica?

Para saber a nossa localização geográfica, tentamos servir-nos do GPS da escola, no entanto, devido a problemas técnicos a que não nos coube a responsabilidade, não conseguimos ter acesso ao dito GPS, pelo que tivemos de utilizar o programa Google Earth para saber as nossas coordenadas, que são as seguintes:

37º56’22.43’’N

7º35’59.02’’W

Como se calcula a altura solar?

Por definição, a altura de um astro num determinado ponto da superfície terrestre é a amplitude do ângulo entre um plano horizontal e a linha imaginária que une o astro ao ponto onde está a ser feita a observação. A aplicação do método de Eratóstenes implica que em todos os locais que estão a colaborar na actividade seja determinada a altura do Sol ao meio-dia solar.

O processo de determinar a altura do Sol pode fazer-se através de dois processos:

1º Medição directa (aconselhada aos participantes mais novos, ou para todos aqueles sem conhecimentos básicos de matemática) Este procedimento implica a colaboração entre pelo menos duas pessoas e a utilização de um fio resistente e de um transferidor. Uma das pessoas mantém o fio bem esticado de modo a passar pelo ponto C (posição da extremidade da sombra ao meio-dia solar) e o ponto D (corresponde à extremidade superior da estaca utilizada mas do lado Norte; é importante perceber que o ponto D não é o centro da estaca, pois não foi esse o ponto responsável pela projecção da extremidade da sombra utilizada nos cálculos do passo anterior. O outro participante coloca o transferidor na posição indicada na, garantindo que o ponto central do transferidor coincide perfeitamente com o ponto C (cuidado pois alguns transferidores não permitem a justaposição directa dos dois pontos). Deverá então ser lido com rigor o valor do ângulo g directamente no transferidor.

2º Utilização de relações trigonométricas (aconselhada aos participantes com alguma maturidade matemática) Recorrendo a uma régua ou uma fita métrica precisa, determine com rigor a altura da estaca e o comprimento da sombra ao meio-dia solar. À semelhança do que acontecia no método anterior, o comprimento da sombra não deve ser medido a partir do centro da estacam mas sim da face voltada a norte. O Cálculo do ângulo g faz-se utilizando directamente a fórmula do seno e uma máquina de calcular: sen g = DE / EC É aconselhável que em cada local sejam implementados ambos os métodos e que seja dinamizada uma análise crítica dos resultados e das discrepâncias que inevitavelmente virão a ser encontradas.

O que é a altura solar?

A altura do sol determina o lugar do Sol na sua trajectória aparente ao redor da Terra. Está descrito em forma de coordenadas polares pelo ângulo entre o Sol e o horizonte h (0° - 90°) e o azimute az (0° - 360°).

h corresponde ao ângulo de incidência dos raios do Sol, sua intensidade e consequentemente a temperatura. Quanto mais inclinado o ângulo, o menor a área onde uma certa quantidade de raios se concentram e o maior a intensidade da radiação e a temperatura.

Este ângulo diminui do Equador até os pólos e do solstício de Verão ao de inverno. A temperatura cai. Durante um dia solar, a altura solar chega ao valor máximo a meio dia ((hora do nascimento do Sol - hora do por do Sol)/2).

Para qualquer posição na Terra, a altura solar pode ser visualizado num diagrama polar.

Quando se determina a altura do sol o que se está a fazer é analisar o movimento aparente do Sol á volta da Terra. Para definirmos esta altura precisamos de ter as coordenadas que o Sol faz com o horizonte h (0° - 90°) e com o azimute az (0° - 360°).

Quais as propriedades da energia solar que podem ser prejudiciais para a construção do colector?

A energia solar não incide com a mesma intensidade em todas as zonas da Terra, pelo que a nossa região pode ser local de uma maior ou de uma menor intensidade.

Na construção de um colector temos de ter em conta a intensidade solar da região ao longo do ano, pois esta varia de intensidade entre o Verão e o Inverno, sendo mais forte no Verão. No entanto, de acordo com a nossa região, sabemos que se faz sentir uma grande intensidade solar durante o Verão, podendo afirmar que existe em excesso, não se conseguindo aproveitar/captar toda a radiação que incide, em contrapartida, convém que durante o Inverno, altura onde a radiação solar se faz sentir com menor intensidade, e também, época onde esta energia é mais necessária e utilizada, os colectores consigam captar a 100% toda a radiação que incide.

Estas são as propriedades mais importantes para a construção do colector, uma vez que vão influenciar o local para a sua construção, a posição em que é colocado, como tudo o resto.

Como se procede a captação da energia solar

Energia solar é o nome dado a toda a energia captada proveniente do sol. Esta energia que pode ser reaproveitada para outros fins, como aquecimento de água, energia eléctrica, energia mecânica, entre outras.

No movimento de translação que a Terra realiza em torno do sol, recebe cerca de 1410W/m2 de energia. Do total desta energia, cerca de 19% é absorvida pela atmosfera, e 35% é reflectida pelas nuvens. A energia que consegue passar pelas nuvens encontra-se sob a forma de energia visível e de luz ultravioleta.

Esta energia pode ser aproveitada para vários fins, entre estes encontram-se a energia eléctrica, a energia térmica, entre outras.

A captação da energia solar, que posteriormente vai ser transformada em outros tipos de energia, faz-se geralmente, através do uso de células fotovoltaicas, encontradas nos painéis solares.

Estes instrumentos não necessitam da manutenção humana, funcionando directamente com a incidência da luz solar ou mesmo indirectamente como e o caso dos dias nublados e à noite, fazendo com que só o seu rendimento varie, em vez de extinguir a captação de energia.

O que são os solstícios e os equinócios?

Os equinócios e os solstícios encontram-se relacionados com a posição da Terra relativamente ao Sol.

Para distinguir os equinócios e os solstícios, estes foram associados a quatro estações do ano, Primavera, Verão, Outono e Inverno, esta mudança de estações deve-se á rotação da Terra no seu eixo de rotação com uma inclinação de 23,5º em relação á perpendicular da orbita da Terra, (eclíptica), em volta do Sol. Este eixo de rotação fica sempre “apontado” na mesma direcção ao longo de todo o ano. É devido á inclinação do eixo de rotação que se dá a alteração da incidência solar entre o hemisfério norte e o hemisfério sul, menos quando ocorrem os equinócios.

Á medida que a Terra vai girando em volta do Sol, a inclinação que liga o Sol a determinado ponto da Terra vai variando, fazendo com que a luz solar incida segundo vários ângulos na superfície terrestre, ao longo de todo o ano.

Os equinócios referem-se á época em que a Terra se encontra mais próximo Sol, correspondendo á Primavera e ao Outono. A Primavera no hemisfério norte inicia-se a 21 de Março, em oposição, na mesma data, inicia-se Outono no hemisfério sul. Já o Outono no hemisfério norte começa somente no dia 23 de Setembro de cada ano, correspondendo ao inicio da Primavera no hemisfério oposto. Durante os equinócios a luz solar incide com igual intensidade em ambos os hemisférios.

Os solstícios correspondem ao momento em que os hemisférios atingem a maior inclinação possível relativamente à posição do Sol. No entanto, ao observarmos da Terra, podemos constatar que enquanto num hemisfério o Sol atinge a altura máxima, no outro atinge a altura mínima. Tal como acontece com os equinócios de as estações opostas começarem no mesmo momento em ambos os hemisférios, o mesmo ocorre com os solstícios, a 21 de Junho inicia-se o solstício de Verão no hemisfério norte, enquanto que no hemisfério sul inicia-se o solstício de Inverno. Por sua vez, a 22 de Dezembro começa-se o solstício de Inverno no hemisfério norte, e no hemisfério oposto começa o solstício de Verão.

Energias que influenciam o funcionamento do colector

As energias renováveis que temos disponíveis são:

Energia solar- consiste no aproveitamento dos raios solares, provenientes do sol. Estes raios são captados através de sensores instalados num painel.

Energia Hidráulica- utiliza-se a energia cinética da água para fazer rodar umas turbinas que ao rodarem produzem energia.

Energia da biomassa- transformação de produtos de origem animal e vegetal para a produção de energia calorífica e eléctrica.

Energia Eólica- energia gerada a partir das correntes aéreas, que fazem girar hélices que produzem electricidade.

Energia Geotérmica- consiste no aproveitamento de águas quentes e vapores para a produção de electricidade e calor.

Energia Maremotriz- é a energia que se obtém a partir do movimento das ondas, a das marés ou da diferença de temperatura entre os níveis da água do mar.

Energia do Hidrogénio- é a energia que se obtém da combinação do hidrogénio com o oxigénio produzindo vapor de água e libertando energia que é convertida em electricidade.

Tipos de captação de energia solar:

Directa - há apenas uma transformação para fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem.
Indirecta - precisará haver mais de uma transformação para que surja energia utilizável.

Vantagens
-A energia solar não polui durante o seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controlos existentes actualmente;
-As centrais necessitam de manutenção mínima;
-Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável;
-A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.

Desvantagens
-Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser fabricado. A energia para a construção de um painel solar pode ser maior do que a energia gerada por ele;
-Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia;
-Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia;
-Locais em latitudes médias e altas, sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens, tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade;
-As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes.

Qual a energia que influencia o funcionamento do colector solar?

Para o funcionamento de um colector solar, a energia que utilizada, tal como o próprio nome indica, é a solar, proveniente do sol, os raios solares atingem o painel do colector, isto vai provocar o aquecimento dos tubos onde a água esta a circula, e através de um processo de condução térmica vai provocar o aquecimento da água.

Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, é utilizada pelo homem, seja directamente para aquecimento de água ou ainda indirectamente, como energia eléctrica ou mecânica.

Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta.

O que é a Energia Renovavel?

As energias renováveis são fontes inesgotáveis de energia obtidas da Natureza que nos rodeia como é o caso da Energia Solar, Energia Eólica, Energia Hídrica, e Energia Geotérmica.

Entende-se por energia renovável todas as energias que se renovam de modo rápido, isto é, que a produção dessa mesma energia consegue igualar o seu consumo, não existindo risco de esgotamento.

As energias renováveis começam a sofrer uma maior exploração neste século, até agora as energias não- renováveis tem sido as usadas nas nossas actividades diárias. Apesar de ser uma energia com um maior rendimento energético, é também a mais poluente e a que demora mais tempo a renovar-se na natureza, daí o nome que lhe é atribuído: energias não- renováveis.

Devido a abrupta diminuição dos recursos não- renováveis, os países começaram a implementar as energias renováveis no seio dos seus países. A energia mais rentável depende das condições dos países, nomeadamente, no que diz respeito as aos recursos naturais.