Na busca de maximizar a eficiência da utilização da energia solar, investigadores introduziram um filtro líquido inovador, composto por uma emulsão de água e óleo de peixe, que demonstra uma eficiência extraordinária de 84,4% na conversão da luz solar em eletricidade e energia térmica.
Este avanço, liderado pelo professor assistente Jae Won Lee da Korea Maritime & Ocean University (KMOU), promete um salto transformador nos sistemas térmicos fotovoltaicos (PVT).
A conversão de energia solar e uma nova maneira de resolver seus desafios
Os módulos fotovoltaicos (PV) tradicionais, embora vitais na conversão da luz solar em energia elétrica, são prejudicados por uma baixa eficiência de conversão de aproximadamente 20%. Eles aproveitam principalmente comprimentos de onda do infravermelho próximo, deixando outros comprimentos de onda simplesmente aquecerem o módulo fotovoltaico, diminuindo assim sua eficiência geral.
Para enfrentar este desafio, os cientistas desenvolveram sistemas PVT, que incorporam trocadores de calor contendo um fluido refrigerante (ar ou líquido) para transportar o calor gerado. Este efeito de resfriamento não só aumenta a eficiência dos módulos fotovoltaicos, mas também captura o calor para diversas aplicações de energia térmica.
Óleo de peixe e água como filtro líquido nos módulos fotovoltaicos
De forma inovadora, a equipe liderada pelo Dr. Lee introduziu uma emulsão de óleo de peixe e água como filtro líquido para aumentar o efeito de resfriamento dos módulos fotovoltaicos e elevar a captação de energia térmica em sistemas PVT desacoplados.
Esses filtros líquidos, colocados sobre módulos fotovoltaicos, capturam comprimentos de onda específicos da luz solar que contribuem minimamente para a geração de eletricidade, incluindo ultravioleta (UV), luz visível e infravermelho próximo, transformando-os em energia térmica valiosa. Notavelmente, a água, um filtro líquido comum, é incapaz de absorver os raios UV.
Dr. Lee explica: “A maioria dos filtros líquidos depende de água ou de uma mistura de água e nanopartículas sólidas para absorver comprimentos de onda solares não utilizados. No entanto, a água absorve apenas a porção infravermelha da luz solar com comprimentos de onda superiores a 1250 nanômetros. Nanopartículas sólidas, por outro lado, tendem a se estabilizar com o tempo, diminuindo sua eficiência.” Em contraste, a emulsão proposta permanece estável mesmo em altas temperaturas de até 70°C.
Além disso, as gotículas de óleo dentro da emulsão são capazes de absorver luz UV com comprimentos de onda abaixo de 500 nanômetros.
A presença do filtro de emulsão aumenta notavelmente a eficiência de conversão e reduz a temperatura operacional em comparação com sistemas apenas com trocadores de calor. A eficiência sobe de 70,9% para impressionantes 84,4%, enquanto as temperaturas caem de 46,7 °C para uns 33,1 °C mais controláveis.
A versatilidade deste sistema transparece na sua adaptabilidade a requisitos e condições ambientais específicas. Durante o verão, o fluido no filtro de líquido pode ser desviado para maximizar a produção de eletricidade, enquanto no inverno, o filtro capta energia térmica para aplicações de aquecimento.
Fonte: Tech Xplore
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