1767 – A “caixa quente” de Saussure
Horace-Bénédict
De Saussure, um grande naturalista suíço observou que um quarto, uma carruagem
ou outro ambiente fechado com vidros se tornavam mais quentes quando os raios
do sol passavam por esses vidros. Para determinar a eficácia de retenção de
calor com tampas de vidro, em 1767, Saussure iniciou pesquisas, por sua
iniciativa, tendo construído uma estufa especial, composta de 5 caixas de vidro
de tamanhos crescentes, de forma que pudessem ser sobrepostas uma dentro da
outra. A estufa, chamada por ele de “caixa quente”, foi exposta ao sol sobre
uma mesa com a superfície de cor preta, sempre direcionada perpendicularmente
ao sol para que pudesse captar o máximo de luz solar.
Após
algumas horas, Saussure percebeu que a caixa externa era a que tinha a
temperatura mais baixa e a temperatura aumentava sucessivamente nas caixas
internas. Nas suas experiências, o fundo da caixa mais interna registou a
temperatura mais alta: 87,5 graus Célsius.
Numa
segunda experiência, Saussure construiu uma caixa retangular de madeira que
revestiu com cortiça pintada de cor preta, tendo percebido que se podiam
atingir temperaturas ainda maiores. Saussure não tinha certeza de como o sol
aquecia as caixas de vidro, mas hoje podemos explicar melhor o que aconteceu: a
luz do sol penetrou as tampas de vidro, o revestimento interno preto absorveu a
luz solar e a converteu em calor. Apesar do vidro transparente permitir que os
raios solares penetrem facilmente através dele, ele impede o calor de fazer o mesmo.
A caixa quente de Saussure tornou-se o protótipo para os coletores solares que
fornecem água aquecida pelo sol a milhões de pessoas, desde 1891.
Os primeiros aquecedores de água solares
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| Os primeiros aquecedores solares de água eram tanques de metal pintados de preto, contendo água e inclinados para enfrentar o sol. |
No século XIX, não existia nenhuma maneira fácil
de aquecer a água. As pessoas
geralmente usavam um fogão de cozinhar para essa finalidade. Nas cidades, os mais ricos aqueciam
a água com gás produzido a partir de carvão. Ainda
assim, o combustível não queimava limpo e os aquecedores tinham que ser acesos
de cada vez que alguém queria esquentar a água. Se alguém se esquecesse de apagar as
chamas, o tanque poderia explodir. Para
aumentar o problema do aquecimento de água, em muitas áreas, além do custo da
madeira, do carvão ou do gás de carvão, muitas vezes esses produtos não podiam
ser obtidos facilmente. Para
contornar esses problemas, muitos agricultores e outros trabalhadores que
operavam ao ar livre inventaram uma maneira muito mais segura, mais fácil e
mais barata para aquecer a água, colocando ao sol um tanque de metal, com água,
pintado de preto para absorver o máximo de energia solar possível. Esses foram os primeiros aquecedores
solares de água de que há registo. A
desvantagem era que, mesmo em dias claros e quentes, geralmente era necessário
tomar banho ao fim da tarde, para que a água chegasse quente, pois assim que o
sol se punha, os tanques rapidamente perdiam o calor, porque não tinham proteção contra o ar mais fresco da
noite.
Em 1891, em Baltimore, Clarence Kemp, patenteou a invenção do primeiro
aquecedor solar de água comercial.
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Publicidade da Climax
Este anúncio dizia mais ou menos o seguinte:
Água quente
sem fogo, sem custo, sem inconveniência
Um aquecedor solar de água Clímax colocado no seu telhado vai dar-lhe o luxo de ter água quente sem o desconforto de manipular um fogão e aquecer o interior de sua casa.
Em relação a 2000 aquecedores que estão em funcionamento nesta localidade, qualquer usuário irá dizer-lhe que o aquecedor mais do que pagou o seu custo e, uma vez conhecido, é indispensável.
Na parte lateral esquerda está ainda a seguinte frase:
Colocamos acima (no telhado). O velho sol faz o resto.
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Mais propaganda do Climax solar - aquecedor de água,
patenteado em 1891. Neste anúncio o preço está
assinalado a 25 dólares, mas existe uma advertência,
na parte lateral esquerda e no rodapé, dizendo
que o preço para 1892 foi reduzido para 15 dólares.
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1909: Surgiu um novo projeto de aquecedor solar de água que aumentava
drasticamente o espaço de tempo em que a água permanecia quente, que iria ser
um sucesso de vendas.
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A água
aquecida pelo sol flui através de tubos ligados
a uma chapa
de metal dentro de uma caixa coberta de vidro.
A água
aquecida, mais leve do que a água fria de entrada,
naturalmente
sobe através das tubulações para um tanque de
armazenamento
isolado, onde a água é mantida quente
para uso de
dia e de noite.
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Apesar
do sucesso inicial da "Climax", os consumidores estavam insatisfeitos
com uma grande desvantagem do aquecedor: a sua incapacidade para manter a água
quente por mais do que algumas horas. O inventor William J. Bailey, da Carnegie
Steel Company, separou o aquecedor solar em dois componentes: um elemento de
aquecimento exposto ao sol e uma unidade de armazenamento isolada, mantida
dentro da casa. A invenção de Bailey veio a permitir que as famílias tivessem
água aquecida pelo sol durante todo o dia e noite e até mesmo na manhã seguinte. O elemento de aquecimento
consistia de tubos ligados a uma chapa metálica pintada de preto, colocada
dentro de uma caixa com cobertura de vidro. Uma vez que a água a ser
aquecida passava através de tubos estreitos em vez de um grande reservatório,
Bailey reduziu o volume de água exposto ao sol momentaneamente e, por
conseguinte, a água aquecia mais rapidamente. O fornecimento de água
quente por períodos mais longos colocou o aquecedor solar de água quente de
Bailey, batizado de “Dia e Noite”, numa grande vantagem sobre a concorrência,
forçando a Clímax a sair do mercado. A partir de 1909, quando Bailey
começou o seu negócio, até cerca de 1918, a sua empresa tinha vendido mais de 4000 aquecedores
solares “Dia e Noite”.
As
enormes descobertas de gás natural na bacia de Los Angeles nas décadas de 1920
e 1930, acabaram com a indústria dos aquecedores de água solares, naquela região.
Ao invés de perder dinheiro com as mudanças de energia, Bailey aproveitou
todas as inovações que tinha feito no seu projeto de energia solar e o adaptou para
um aquecedor de água a gás controlado por termóstato. Com o seu novo “Dia
e Noite”, aquecedor a gás, fez a sua segunda fortuna, tendo ainda vendido os
direitos de patente do “Dia e Noite” aquecedor solar de água, a uma empresa da Florida.
“Ascensão e queda” da indústria dos aquecedores solares na Florida
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| Instalação de um aquecedor de água solar numa lavandaria na Florida, na década de 1930. |
Um
acréscimo de construção na Florida, durante a década de 1920, havia triplicado
a população mas, assim como na Califórnia antes das grandes descobertas de
petróleo, as pessoas tinham que pagar uma elevada taxa para aquecer a água.
O alto custo da energia, combinada com o clima tropical e o grande
crescimento do parque imobiliário criou um grande negócio para aqueles que
vendiam aquecedores solares de água. Em 1941, mais de metade da população
da Florida tinha a água aquecida pelo sol!
Com
o declínio das taxas elétricas, após a segunda guerra mundial, em conjunto com
uma campanha agressiva por parte da Companhia de Eletricidade, com o intuito de
aumentar consumo de energia elétrica através da oferta de aquecedores de água
elétricos a preços de pechincha, levou a florescente indústria dos aquecedores solares
de água da Florida a uma situação insuportável.
Os aquecedores solares no Japão
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Tanques de
água de metal em forma cilíndrica,
colocados em caixas
cobertas de vidro,
cobriram os telhados de quase quatro
milhões de lares japoneses em 1969.
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Ao
contrário da América, nos anos seguintes à segunda guerra mundial, os japoneses
não tinham energia barata e abundante para fornecer água quente para satisfazer
a procura. Os produtores de arroz, em particular, ansiavam por um banho quente
depois de trabalhar longas horas nos arrozais quentes e húmidos, mas para
aquecer a água, eles tiveram que queimar palha de arroz, produto que poderiam
ter usado para alimentar o seu gado, ou fertilizar a terra.
Assim,
quando uma empresa japonesa começou a comercializar um aquecedor solar de água
simples, que consistia de uma bacia com o seu topo coberto por vidro, a
aderência foi grande e mais de 100 mil aquecedores estavam já em uso na década
de 1960. As pessoas que viviam nas cidades, tanto adquiriam um aquecedor solar
de água de plástico, que se assemelhava a um colchão de ar insuflado com uma
cobertura de plástico transparente, como um modelo mais caro, mas mais
duradouro, que lembrava os velhos “Clímax” - aquecedores de água solares, que
consistia em tanques de metal, em forma
cilíndrica, colocados numa caixa coberta com vidro. Perto de 4 milhões desses
aquecedores solares de água foram colocados nos telhados até 1969.
A
chegada de grandes petroleiros na década de 1960, permitiu o acesso do Japão a
novos campos de petróleo no médio oriente, fornecendo-lhe combustível barato e
abundante. Como tinha acontecido na Califórnia e na Florida, o setor de energia
solar - aquecedores de água - entrou em colapso, mas não por muito tempo. O
embargo do petróleo em 1973 e o subsequente aumento dramático do preço desse
combustível fez renascer a indústria local dos aquecedores de água solares. As
vendas anuais foram superiores a 100.000 unidades, a partir de 1973 até à
segunda crise do petróleo em 1979.
A partir desse ano as vendas saltaram para cerca de meio
milhão e aumentaram para quase um milhão no ano seguinte. Por esta altura, os
japoneses favoreciam os aquecedores solares de água que se assemelham ao modelo
introduzido na Califórnia em 1909, por William J. Bailey, com as unidades de
aquecimento e armazenamento separados. Como o preço do petróleo começou a
estabilizar em 1985 e a cair acentuadamente nos anos seguintes, as vendas de
aquecedores solares de água diminuíram também, mantendo-se, ainda assim, em
torno dos 250 mil em cada ano.
Atualmente, mais de 10 milhões de domicílios japoneses aquecem a sua água com o
sol.
O aquecimento solar de água na Austrália
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Solahart, a
principal fabricante australiana de
aquecedores
solares de água, produziu na
década de
1970 um modelo de coletor-tanque
integral, para
fácil instalação em telhados inclinados.
O novo
design também economizou dinheiro
eliminando a
extensa tubulação e a necessidade de
um tanque
de armazenamento pesado nos sótãos.
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A
Solahart, a principal fabricante australiana de aquecedores solares de água produziu,
na década de 1970, uma configuração coletor-tanque integral para fácil
instalação em telhados inclinados, comummente encontrados na Austrália. O novo
design também economizava dinheiro eliminando a extensa tubulação e a
necessidade de um tanque de armazenamento pesado, no sótão.
De
1950 até o início dos anos 1970, alguns milhares de australianos se valeram do
sol para aquecer a água. Os números cresceram fenomenalmente como consequência
de dois picos enormes nos preços do petróleo em 1973 e 1979. Curiosamente, a
compra de aquecedores solares de água durante estes anos atípicos variou de
estado para estado. Enquanto 40
a 50% das pessoas que viviam nos territórios do norte da
Austrália aquecia a água com o sol, o percentual caía para cerca de 15% na
Austrália ocidental, afundando para menos de 5% nos estados do leste mais
povoados. A diferença acentuada tinha mais a ver com o custo da eletricidade do
que com a quantidade de sol disponível. Os habitantes dos territórios do norte
e da Austrália ocidental compravam eletricidade gerada por petróleo e outros
produtos importados, o que os tornava mais caros, enquanto aqueles que viviam
nos estados do leste de Nova Gales do Sul, Queensland e Victoria, tiveram sua
eletricidade produzida por carvão, um produto mais barato e que era extraído
localmente.
No
final de 1980, o mercado dos aquecedores solares de água australianos começou a
estagnar. Gasodutos traziam o recém-descoberto gás natural para as regiões onde
anteriormente o combustível era escasso, como os territórios do norte e
Austrália ocidental e isso abrandou o crescimento da indústria dos aquecedores
solares, nestes mercados. As exportações passaram a representar mais de 50% das
vendas feitas pela Solahart, líder na fabricação de aquecedores solares de água
na Austrália.
Israel – Manter os bons hábitos em consumo de energia
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Levi
Yissar, que trouxe o aquecimento solar de água
para Israel, está ao lado do seu protótipo.
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Ao
contrário dos Estados Unidos e de grande parte da Europa, Israel, tal como o
Japão, encontrou-se sem fornecimento de combustível em quantidade suficiente no
início dos anos 1950. A
situação tornou-se tão sombria que o governo decretou um racionamento do
aquecimento de água e também do consumo de eletricidade. Apesar desse
racionamento a escassez de energia piorou, causando falhas nas estações de
bombeamento e ameaçando o encerramento de fábricas. Uma comissão especial
nomeada pelo governo apontava como solução a compra de geradores mais
centralizados para superar o problema. Essa conclusão não foi do agrado do
engenheiro israelita, Levi Yissar, que sugeriu: "e que tal utilizar uma
fonte de energia, que já existe e que o nosso país tem em abundância: o sol.
Certamente que precisamos de trocar a energia elétrica pela energia solar, pelo
menos para aquecer a nossa água". Yissar investiu o seu dinheiro
na solução que apontara, tornando-se o primeiro fabricante de aquecedores solares
de água em Israel.
Em
1967, cerca de uma, em cada vinte famílias, aquecia a água com o sol. Mas o
petróleo barato proveniente do Irão na década de 1960, bem como de campos de
petróleo capturados durante a Guerra dos Seis Dias, reduziu drasticamente o
preço da electricidade e, consequentemente, do número de pessoas que compravam
aquecedores solares de água.
Em
1973, a
Guerra do Yom Kippur, originou um boicote do fornecimento de petróleo a Israel.
Os israelitas reagiram a essa crise passando a comprar, em massa, aquecedores
solares de água. Em 1983, 60% da população tinha a água aquecida pelo sol.
Quando
o preço do petróleo caiu, em meados de 1980, o governo israelita não quis que
as pessoas mudassem os seus bons hábitos de consumo de energia, como acontecera
no resto do mundo. Era uma necessidade que os israelitas continuassem com o bom
costume de aquecer a sua água utilizando a energia solar. Atualmente, mais de
90% das famílias israelitas possuem aquecedores solares de água.
Aquecimento de piscinas
Em
1970, os aquecedores de água solares para piscinas, eram classificados como a
aplicação solar comercial menos anunciada e a mais bem sucedida. A produção de
equipamentos para aquecimento de piscinas por energia solar e a necessidade dos
proprietários de piscinas faziam um jogo perfeito. As unidades de armazenamento
para a água aquecida por energia solar já existiam: as próprias piscinas. Os proprietários
das piscinas apenas tinham que comprar os coletores solares e a bomba
necessária para empurrar a água através deles, independentemente da tecnologia
usada para aquecer a água. Como aqueles que utilizavam as piscinas não desejavam,
como é evidente na maioria dos casos, a temperatura da água muito alta, os
coletores solares não exigiam uma tampa de vidro cara, nem chapas de metal e
tubulação dispendiosas. De facto, na década de 1970, a American Freeman
Ford, desenvolveu um plástico de baixo custo para agir com o coletor solar.
Expostos ao sol, a água circulava através de tubos estreitos de plástico, onde
a temperatura da água era apenas a suficiente para aquecer a piscina. Naturalmente,
a época de natação ao ar livre coincidia com a potência máxima dos colectores
solares e isso era uma grande vantagem nesse tipo de utilização. Mesmo com a
existência de outras formas de energia vendidas muito baratas, os proprietários
de piscinas começaram a economizar dinheiro muito rapidamente com a energia
solar.
Este artigo foi elaborado a partir de pesquisas efetuadas em vários sites de língua inglesa.
Fontes principais:
Ahistória dos aquecedores solares continua no próximo post…
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obrigada, vou usar as dicas para trocar meus materiais elétricos zona norte sp top demaism, vejam esse post, muito útil
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