Numa era em que a energia renovável está na vanguarda da inovação, os cientistas alcançaram um feito inovador: transformar a ideia de célula fotovoltaica que funciona à noite numa realidade.
Ao aprimorar uma célula solar existente com um gerador exclusivo que aproveita as flutuações de temperatura por meio do resfriamento radiativo, os pesquisadores da Universidade de Stanford abriram o caminho para um futuro energético mais sustentável.
Resfriamento radiativo
Durante o dia, a Terra absorve calor do sol, que mais tarde emite como radiação de ondas longas para o espaço sideral, fazendo com que as temperaturas caiam à noite. Este fenômeno natural inspirou os cientistas a considerar o potencial inexplorado do uso de células fotovoltaicas como fontes de energia durante a noite.
Tradicionalmente, as células fotovoltaicas são revestidas com dióxido de silício, que emite calor prontamente através do resfriamento radiativo, deixando as células mais frias do que o ambiente ao seu redor após o pôr do sol. No entanto, até agora, essas células eram incapazes de converter este diferencial de temperatura em eletricidade.
Adaptação de célula fotovoltaica para geração de eletricidade por meio da variação da temperatura
Num avanço, a equipe da Universidade de Stanford optou por uma nova abordagem: adaptar células fotovoltaicas existentes em vez de criar células totalmente novas. Eles integraram um gerador termoelétrico (TEG), um dispositivo de estado sólido sem partes móveis, que gera eletricidade quando exposto a variações de temperatura.
Ao posicionar o TEG entre a célula fotovoltaica mais fria e o ar ambiente mais quente, eles aproveitaram o poder do resfriamento radiativo. O ponto-chave estava em minimizar a transferência de calor do ar ambiente ao redor do TEG para a célula fotovoltaica, o que não contribuiria para a geração de eletricidade.
Para conseguir isso, a equipe envolveu o dispositivo em uma câmara plástica isolada com uma abertura estrategicamente posicionada para interação com o ar ambiente. Além disso, maximizaram o contato entre o lado quente do TEG e o ar circundante, conectando-o a um dissipador de calor e a um suporte de base, garantindo uma transferência de calor eficiente.
Uma folha de alumínio também foi adicionada entre a célula fotovoltaica e o TEG, melhorando o fluxo de calor. Graxa de silicone foi aplicada a cada componente para otimizar ainda mais a transferência de calor. A célula fotovoltaica modificada foi rigorosamente testada durante quatro dias e noites em um telhado com vista desobstruída do céu. Os resultados foram surpreendentes.
Durante o dia, a célula fotovoltaica aqueceu e, em dias claros, atingiu temperaturas aproximadamente 15°C mais altas que o ar ambiente. À noite, a temperatura da célula fotovoltaica caiu abaixo da temperatura do ar circundante, especialmente em noites claras, atingindo aproximadamente 3°C mais baixa.
O TEG aproveitou eficientemente a energia dessas flutuações de temperatura, produzindo cerca de 1% da produção diurna da célula fotovoltaica durante o dia e notáveis 40% durante a noite, com melhor desempenho em noites claras em comparação com noites nubladas.
Esta tecnologia de células fotovoltaicas modificadas oferece mais uma alternativa de fornecer eletricidade a locais fora da rede mesmo nas horas mais escuras, transformando o panorama das soluções de energia sustentável.
Fonte: Sci Worthy
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