Os materiais devem ser mais resistentes, a radiação solar recebida limitada e a capacidade de armazenamento melhorada para que a água quente permaneça disponível durante mais tempo. Estas são algumas das soluções para melhorar o desempenho e a durabilidade dos sistemas solares térmicos que uma rede internacional de cientistas investigou para tornar esta tecnologia mais competitiva nos próximos anos.
Por serem soluções simples e de baixo custo e de elevado potencial em climas amenos e soalheiros, os sistemas solares térmicos para aquecimento de água – também conhecidos como sistemas de termossifão -, continuam a ganhar espaço num momento em que urge acelerar a descarbonização dos edifícios. Mas o futuro destas tecnologias depende da capacidade de ultrapassar vários problemas que ainda condicionam o seu desempenho e a durabilidade.
A análise é feita por um grupo de investigadores do projecto Task 69 – Solar Hot Water for 2030, inserido no Solar Heating and Cooling Technology Collaboration Programme (SHC TCP), da Agência Internacional de Energia (IEA). Entre Julho de 2022 e Março de 2026, investigadores e especialistas analisaram os mercados de vários países para compreenderem as características técnicas, as inovações e os problemas comuns dos sistemas solares térmicos, de forma a identificar soluções para tornar esta tecnologia mais competitiva nos próximos anos. As investigações resultaram na publicação de um conjunto de relatórios disponíveis no site oficial do projecto.
A questão ganha relevância tendo em conta que a descarbonização dos edifícios obriga não só a reduzir o consumo de electricidade produzida através de combustíveis fósseis, como também o consumo de energia para a produção de água quente sanitária (AQS), isto é, de água quente usada em banhos, lavagens, e torneiras. Na globalidade, as AQS já representam uma das maiores fatias do consumo energético residencial, podendo atingir máximos de 32%, de acordo com os dados que constam no “Thermosyphon System Potential”, um dos relatórios desenvolvidos pelos investigadores do Task 69.
Simplicidade é o que distingue tecnologia
Apesar de o aumento da procura por outras tecnologias concorrentes, como as bombas de calor, continuar a verificar-se, os investigadores notam que os sistemas solares térmicos de aquecimento de água continuam a apresentar vantagens que ajudam a explicar a presença desta tecnologia em vários mercados.
Desde logo a simplicidade e os custos associados reduzidos: estes equipamentos funcionam por meio da circulação natural da água, quando as partes quentes sobem e as frias descem, pelo que dispensam bombas mecânicas. Possuem como base placas ou colectores solares, que captam a energia solar para gerar calor, e um reservatório térmico, onde a água é armazenada.
No entanto, um dos principais desafios desta tecnologia é, precisamente, garantir um funcionamento fiável ao longo do ciclo de vida dos equipamentos, observam os investigadores. No “Durability and Reliability Improvement Pathways for Thermosyphon Solar Collector” – um segundo estudo onde a rede de investigadores analisa novas soluções para os sistemas de termossifão -, são identificados vários problemas que continuam a limitar o desempenho e a durabilidade dos sistemas: a degradação dos materiais, as perdas de calor, o sobreaquecimento e o risco de congelamento dos equipamentos, uma vez que são instalados no exterior dos edifícios, geralmente no telhado.
Usar materiais de mudança de fase e sombrear os colectores
Além da integração de materiais mais resistentes – sobretudo no isolamento do sistema -, os autores sugerem o uso de materiais de mudança de fase (designados Phase Change Materials, ou PCM) para melhorar a capacidade de armazenamento dos aparelhos. Os PCM ajudam a armazenar o calor quando existe maior disponibilidade de energia solar, o que permite prolongar a disponibilidade de água quente e reduzir perdas térmicas. Esta mudança pode aumentar a disponibilidade da água quente armazenada em mais de 40%, pode ler-se no relatório.
Outra das áreas em desenvolvimento são estratégias para reduzir a exposição a temperaturas muito elevadas e controlar o sobreaquecimento, duas das principais causas de degradação dos equipamentos. Os investigadores apontam como possíveis vias o sombreamento inteligente dos colectores ou outros sistemas de sombreamento automativos para limitar a radiação solar captada, bem como o uso de revestimentos absorventes à superfície dos colectores.
Já para proteger os equipamentos contra o congelamento, os investigadores propõem a criação de um sistema de circuito duplo. A ideia é impedir que a água exposta ao frio no colector permaneça muito tempo parada, através de uma circulação natural contínua da água que ajude a manter os tubos do sistema acima da temperatura de congelamento. As conclusões indicam que a eficiência mensal de um sistema com um circuito de circulação secundário é “ligeiramente superior” à do sistema clássico.
Para os investigadores, o futuro dos sistemas de termossifão depende de um equilíbrio entre as vantagens desta tecnologia consolidada e adaptações que permitam responder aos desafios técnicos e às exigências actuais do mercado energético. “Os sistemas solares térmicos para aquecimento de água podem desempenhar um papel muito mais significativo na descarbonização a nível global, caso a sua simplicidade comprovada seja combinada com conceitos modernos de fiabilidade e controlo”, defendem.
Mercado é cada vez mais competitivo
Actualmente, os sistemas solares térmicos enfrentam uma pressão crescente no mercado devido à concorrência de tecnologias como bombas de calor e outros sistemas fotovoltaicos. O uso destes equipamentos varia, sobretudo, consoante o clima local e o tipo de edifícios, bem como as características dos próprios mercados.
É na Ásia, África e América Latina – nomeadamente no Brasil, México e Caraíbas – que os sistemas de termossifão têm uma “forte presença”, notam os investigadores, uma vez que estes sistemas não dependem da rede eléctrica – o que reduz os custos associados ao funcionamento – e necessitam de pouca manutenção.
No caso da China, o uso destes sistemas é particularmente comum em habitações rurais e em edifícios residenciais urbanos de vários pisos, exemplificam os autores. Já na Índia, predominam os sistemas de baixo custo em moradias e apartamentos em zonas urbanas. Já no Sul da Europa, em países como o Chipre, Grécia e Turquia, estes sistemas são muito utilizados, sobretudo para o aquecimento de água em edifícios residenciais e turísticos.
Apesar de não existirem dados concretos sobre o uso do solar térmico em Portugal, o potencial nacional em termos de potência é estimado em cerca de 9,3 GW, o que corresponde aproximadamente a 13,2 milhões de metros quadrados de colectores, de acordo com os resultados de um relatório do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG), que utilizou, entre várias fontes, informação dos Censos 2021, nomeadamente sobre o número e dimensão média dos agregados existentes em Portugal e as necessidades de AQS por habitante.
Feitas as contas, o LNEG estima que o país tem potencial para uma produção anual de mais de 7,9 TWh de energia térmica. A maior parte desse potencial pode ser instalado em edifícios residenciais (7,3 GWt), seguido da indústria (1,1 GWt) e edifícios de serviços (0,9 GWt).
Fotografia de destaque: © Shutterstock
