A França é pioneira no uso industrial da energia solar

Do correspondente de “Despertai!” na França

ATÉ os meados do século passado, o homem queimava lenha para satisfazer a maioria de suas necessidades de combustível e de energia. Mas, com o advento da era industrial, cada vez mais energia era requerida para mover o crescente número de máquinas. Assim, começou-se a utilizar o carvão, em ampla escala. Com efeito, já em 1910, três quartos das necessidades energéticas da humanidade eram supridas pelo carvão.

Por volta de 1859, outro tipo de combustível fóssil, o óleo mineral (petróleo), começou a ser utilizado. Iria ter mais empregos industriais do que o carvão jamais teve. O invento do motor de combustão interna deu origem ao crescente desenvolvimento de veículos motorizados de todo tipo, tais como carros, caminhões e aviões.

O crescente uso industrial do carvão e do petróleo desempenhou parte decisiva na poluição da terra. O motivo é que tais combustíveis não queimam por completo. Liberam na atmosfera grandes concentrações de gases — monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e óxidos de enxofre — bem como partículas sólidas.

Como se dá em outros países industriais, a poluição está aumentando na França. Durante os trabalhos de restauração do Louvre, em Paris, verificou-se que as pedras sofreram consideráveis efeitos corrosivos da poluição atmosférica. Alguns blocos de pedra tinham perdido sete centímetros de sua espessura original. Atualmente, a corrosão está tragando as pedras a uma taxa de três milímetros por ano, 100 vezes tão rápido quanto no começo do século!

Nos anos recentes, a energia nuclear tem sido introduzida como substituto potencial do petróleo. No entanto, seu uso industrial resulta em muitas dificuldades. Por um lado, existe um risco de contaminação radiativa que poderia acompanhar um acidente. Em aditamento, há o perigo potencial ecológico. Teme-se que, à medida que as usinas nucleares se tornarem mais numerosas, os rios e os lagos sejam arruinados pela poluição termal. Isto se dá porque, a fim de resfriar seus aparelhos, uma usina nuclear utiliza enormes quantidades de água fria de um rio ou lago próximo. A água aquecida é então devolvida à sua fonte. Quando a temperatura de um lago ou rio sobe, a quantidade de oxigênio na água é reduzida. Isto não só mata peixes, mas promove o crescimento de algas, que também consomem oxigênio quando se decompõem.

Estes fatos perturbadores sublinham a necessidade de se encontrar fontes energéticas livres de poluição. O próprio sol satisfaz tal exigência de forma exata. A energia solar, embora intermitente e diluída, é tão generosamente distribuída sobre a superfície da terra que cada quilômetro quadrado do solo e do mar recebe milhões de quilowatts-hora diariamente. Este tipo de energia é abundante na natureza, o que explica por que vários países, inclusive a França, assumiram a posição de pioneira no uso industrial da energia solar.

Utilização da Energia Solar

Durante uma visita a Paris, em outubro de 1774, o químico inglês Joseph Priestley contou ao químico francês, Antoine Lavoisier, sobre uma experiência durante a qual aquecera óxido de mercúrio por meio de radiação solar concentrada mediante uma lente potente. Lavoisier fez tal experiência de novo e concluiu que o ar atmosférico é uma mistura principalmente de dois gases distintos, que chamou de “ar vital” (oxigênio) e “ar não-vital” (nitrogênio). Assim, já no século 18 foi possível produzir altas temperaturas pela utilização da radiação solar.

Durante décadas, pesquisadores do C. N. R. S., ou Centre national de la recherche scientifique (Centro Nacional de Pesquisas Científicas da França), têm seguido as pisadas de Lavoisier. Em 1946, em Meudon, nos subúrbios de Paris, foi colocado em funcionamento o primeiro forno solar, e fizeram-se experiências diferentes, em altas temperaturas (3.000 graus centígrados).

No entanto, em resultado da pesquisa sobre simples protótipos de fornos, desde 1949, no Mont Louis, nos Pirineus franceses, criou-se por fim o forno solar de Odeillo. Após longo período de aperfeiçoamento e ajustes, por fim tornou-se operacional, em 1970. Atualmente, a França possui grande forno solar em Font-Romeu-Odeillo-Via, perto de Mont Louis, a uma altitude de 1.600 metros. Esta linda região montanhosa goza de excecional luz solar, o que habilita o forno de 1.000 quilowatts a atingir uma temperatura de 3.800 graus centígrados.

Vários métodos podem ser usados para captar a radiação solar, tais como painéis de vidro que, operando com base no princípio duma estufa, podem facilmente gerar temperaturas que se aproximam de 100 graus centígrados — o ponto de ebulição da água. Este método é usado mormente para fins domésticos, tais como o aquecimento de casas, e o aquecimento e destilação da água. Se forem precisas temperaturas mais elevadas, os raios que vêm direto do sol têm de ser concentrados por meio de apropriado instrumento ótico.

Quanto maior for a temperatura desejada no local para onde todos os raios convergem (o foco), tanto mais forte tem de ser sua concentração. A concentração de dezenas de milhares de reflexos da mesma fonte luminosa sobre pequena área não é uma tarefa fácil, devido ao movimento da terra ao redor do sol. A dificuldade, contudo, foi sobrepujada no forno solar de Odeillo, que sobrepõe mais de 20.000 imagens no foco. Este notável resultado é fruto de longas pesquisas.

O Forno Solar

Basicamente, o forno solar de Odeillo consiste em três elementos diferentes: (1) espelhos planos, (2) grande refletor parabólico e (3) uma torre que abriga o foco. Conforme indicado no diagrama acompanhante, os raios solares atingem dezenas de espelhos planos, e são refletidos em direção ao refletor parabólico, que, por sua vez, focaliza os raios no foco que o encara na torre.

Os 63 espelhos planos móveis, cada um dos quais é constituído de 180 painéis planos de vidro, são dispostos em fileiras, ao longo de oito níveis. Medindo 45 metros quadrados cada um, acham-se em filas alternadas, de modo a evitar qualquer sombra no feixe dos raios dirigidos para o refletor parabólico. Devido à rotação da terra, a posição do sol em nosso céu muda constantemente. No entanto, cada espelho plano pode acompanhar o sol em sua jornada infindável por meio de instrumentos de rastreamento óticos e eletrônicos. Os movimentos envolvidos da parte dos espelhos são resultado de macacos hidráulicos.

Sustentado por uma estrutura de concreto de 40 metros de altura por 54 metros de largura, o grande e imóvel refletor parabólico consiste em 9.500 espelhos, cada um medindo 45 centímetros. Cada faceta deste gigantesco espelho teve de ser mecanicamente encurvada, orientada e ajustada, de modo que se obtivesse a concentração máxima no foco. Conforme já foi declarado, o refletor parabólico obtém radiação solar por meio de 63 espelhos planos móveis.

Todos os raios do refletor parabólico convergem para o foco. Este está alojado numa torre a 18 metros de distância do refletor. O resultante foco tem aproximadamente 40 centímetros de diâmetro. A energia concentrada neste ponto elíptico equivale a 1.000 quilowatts. A alta concentração torna possível atingir uma temperatura de 3.800 graus centígrados. Este ponto de alta intensidade calorífica é onde estão vários aparelhos experimentais.

Vantagens do Forno Solar

O forno solar oferece significativas vantagens sobre os demais tipos de fornos. O seguinte trecho extraído duma publicação do C. N. R. S. sublinha uma de suas caraterísticas essenciais: “Na pesquisa básica, os fornos solares constituem um meio excecional para a realização de experiências que exigem entre 1.000 e 3.800 graus centígrados, em condições de extrema pureza.” Isto se dá porque o forno solar permite processos de alta temperatura por concentrar os raios de calor sobre os materiais a serem processados, ao invés de derretê-los num cadinho, que é amiúde o caso com os fornos elétricos de alta freqüência.

O forno solar de Odeillo torna muito fácil derreter óxidos refratários, isto é, óxidos que só se derretem em temperaturas altíssimas (de mais de 2.000 graus centígrados), bem como ligas metálicas especiais, que, também, são refratárias.

Os fornos solares são também de uso mui conveniente. Podem ser colocados em operação com rapidez e simplicidade. Ademais, não apresentam problemas tais como o bombardeio de elétrons, que ocorre em certos sistemas de aquecimento que exigem que os materiais sejam processados a vácuo. Por fim — e isto está longe de ser insignificante — a energia termal disponível em Odeillo é obtida sem praticamente nenhum custo operacional.

A Usina de Energia Solar

Um marco no campo da energia solar foi alcançado em 19 de novembro de 1976, quando, pela primeira vez, uma usina geradora de energia solar-termodinâmica forneceu eletricidade para a rede nacional francesa de energia elétrica.

Expresso de forma simples, esta usina solar experimental funciona do seguinte modo: A temperatura do fluido termal, chamado “gilotermo”, é aumentada para 335 graus centígrados numa caldeira colocada no foco do complexo de Odeillo. Por meio de uma unidade de estocagem e três alternadores, este fluido fornece vapor a 270 graus centígrados. O vapor então movimenta um turbo-alternador, que produz eletricidade.

Próximo de Marselha, no sul da França, fazem-se testes com diferentes tipos de espelhos. Depois de ser pioneira neste campo, a França considera a construção de um protótipo de um megawatt, e almeja uma amplitude de 10 megawatts por volta de 1980.

Futura Aplicação da Energia Solar

O jornal francês Le Monde sublinhou o imenso campo de aplicações da energia solar para utilização industrial nos seguintes termos: “Difusa e barata, a energia solar parece ser bem adaptada às necessidades dos países menos desenvolvidos. . . . Parece ser especialmente apropriada para bombear água para áreas isoladas. Na América Latina e na África, as necessidades de água em vários povoados são agora cobertas por estações de bombeamento que usam aparelhos [solares] simples e fidedignos que podem, na maior parte, ser fabricados localmente, e que, progressivamente, se tornam competitivos, em comparação com aqueles que dependem, como a maioria, de motores diesel.”

A França assinou acordos de cooperação solar com o Brasil, o Irã, o Egito e a Argélia. Conforme comentado na revista L’Express: “Por um lado, os países meridionais estão em grande vantagem, pois é ali que a energia solar poderá ser primeiro aplicada e melhorar sua competitividade, antes de conquistar o norte industrializado e nevoento.”

As nações árabes, tais como a Arábia Saudita, gostariam de cooperar na pesquisa da energia solar. A tecnologia francesa está em condições de acatar as propostas árabe-sauditas, pois, segundo M. Jean-Claude Colli, delegado francês ao Departamento de Novas Fontes de Energia: “[A França é] praticamente agora a única nação que oferece usinas elétricas de energia solar para operação imediata.”

O orçamento francês de 1978 para novas fontes de energia cresceu nitidamente. Dobraram os gastos com a energia solar. Tais esforços mostram que os problemas energéticos podem ser progressivamente solucionados pelo uso sábio de fontes limpas de energia, tais como o sol, o vento, a água corrente e as marés oceânicas. O homem realmente não tem de ‘arruinar a terra’ para satisfazer suas crescentes necessidades energéticas. — Rev. 11:18.

[Diagrama na página 17]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Raios solares

Refletor parabólico

Espelhos planos]

Foco