Destilador solar térmico parabólico
Esta idéia surgiu a partir de uma outra, que usaria campos elétricos, gerados por placas paralelas, que separariam os íons da água em processos sucessivos. Esta me pareceu um tanto quanto miraculosa, já que a mobilidade dos íons na água deve ser um fator limitante importante, então comecei a pensar no uso da energia solar. Pelo que pesquisei existem destiladores solares de água, mas esse possui algumas inovações, o uso de um espelho côncavo menor colocado de frente para o maior, com os focos coincidentes, como um telescópio, assim a radiação pode ser transmitida para baixo, no lado inferior do espelho maior (veja desenho abaixo). Outra possível inovação é o uso desta tecnologia para tirar água de poços, o sistema iria lenta e gradativamente elevando a água para locais mais altos, e purificando-a, sendo especialmente útil onde a água é salobra ou suja.
O fator de motivação para as investidas mentais em busca de idéias, foi uma reportagem que assisti na televisão sobre o semi-árido Nordestino, onde diziam que boa parte dos poços que são abertos possuem água salgada.
Um espelho côncavo, quando é atingido por luz direta, tem essa radiação refletida pelo seu foco, o outro espelho, o de cima, receberia essa radiação também pelo seu foco, para isso ocorrer, o distanciamento entre esses espelhos deve ser cuidadosamente escolhido, assim a radiação absorvida sobre o espelho maior, seria toda refletida para o interior do poço, lá haveria uma garrafa espelhada e a radiação seria toda introduzida para seu interior, nesta garrada haveria pequenas aberturas para a entrada de água ou apenas uma, no seu fundo, assim evitaríamos a saída de calor. Acima do nível d´água haveria a saída de vapor e mais acima uma lente que facilitaria a entrada de radiação, mas impediria a sua saída.
Poderíamos pensar em novos desenhos, talvez um espelho côncavo cilíndrico e não parabólico tenha condições de absorver mais radiação se tiver uma área maior e neste caso é mais fácil construir um espelho cilíndrico côncavo do que um parabólico, uma área de cobertura maior é claro que absorveria mais energia solar.
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Cálculos preliminares:
Sabe-se que a magnitude da radiação solar média na órbita da Terra é de 1367 Watts . m-2, este valor é conhecido como constante solar. Mas o componente radial deste fluxo de radiação que penetra a atmosfera terrestre ao longo do ano é cerca de 25% da constante solar, assim a quantidade de energia por segundo, por metro quadrado que penetra a atmosfera, cerca de 342 Watts . m-2. Porem somente 47% desta energia chega a superfície terrestre, 20% são absorvidos pela atmosfera, 5% são absorvidos pelas nuvens e o restante é refletido para o espaço.
Portanto 47% desta radiação equivale a um valor de 160 Watts . m-2, esta e a magnitude média da radiação que atinge a superfície da Terra. No Nordeste talvez seja maior.
Se o diâmetro do espelho tiver aproximadamente 2 metros, teremos uma área de 3,14m2. O que dá uma energia radiativa de aproximadamente 500 Joules por segundo, podemos estimar o tempo necessário para elevar a temperatura da água de 20oC, para a temperatura de ebulição da água, que é de aproximadamente 100oC.
Vamos considerar apenas 5 kg de água.
Q = m.c.(Tf – Ti) onde c é o calor especifico da água = 1cal/g oC
Q = 5.103.1.80 = 4.105 cal
Como 1cal = 4,186 Joules, temos
Q = 1,68 . 106 J
Esta é a energia necessária para aquecermos 5 kg de água, portanto com toda energia que incide nos espelhos, 500Watts. Podemos escrever:
t = Quantidade de calor/Potência = 1,68x106/500 = 3600segundos.
Portanto o tempo necessário para a ebulição de 5 kg de água seria uma hora. Talvez um pouco mais, visto que parte da energia seria perdida para fora do recipiente. Somente uma pequena quantidade de energia seria usada para aquecer o incremento de água no recipiente, o restante seria usado na evaporação.
Hoje fala-se muito em fontes de energia renováveis, usar a energia solar diretamente para se realizar um trabalho, pode se transformar em economia de grande quantidade de energia, há de se escolher lugares adequados para a implantação desse projeto, como o Sertão Nordestino. Existem microrregiões no Nordeste com lençóis freáticos com água salobra, assim teríamos um nicho para uso desse sistema.