Célula termofotovoltaica promete baixar o preço do armazenamento de energia renovável

Tecnologia armazena a eletricidade gerada em um banco de calor, onde pode ser recuperada à noite

Por Cristiane Pinheiro

Pesquisadores da Universidade de Michigan (EUA) desenvolveram um tipo de painel solar térmico que promete baixar o preço do armazenamento de energia renovável, bem como viabilizar a coleta de calor residual de canos de escapamento de automóveis e chaminés. Trata-se de um tipo emergente de célula solar que captura o calor da radiação solar – que reflete 99% da energia que não pode ser convertida em eletricidade.

A tecnologia armazena a eletricidade gerada pela energia eólica e energia solar em um banco de calor – um tanque de silício fundido ou quimicamente, nas chamadas “baterias de fluxo”. Dessa forma, essa energia pode ser recuperada à noite ou quando não ventar.

Segundo os pesquisadores, os bancos de calor podem ser mais baratos do que as baterias de fluxo, mas eles dependem de um tipo especial de painel fotovoltaico que, em vez de capturar a luz do Sol e gerar eletricidade, transformam o calor armazenado em eletricidade.

Se comparado aos painéis solares comuns, os painéis fotovoltaicos térmicos precisam ser capazes de capturar fótons de menor energia – pacotes de luz ou calor – porque o depósito de calor emite radiação numa frequência bem menor do que o Sol.

Os engenheiros querem maximizar a eficiência procurando refletir os fótons que têm energia muito baixa de volta para o banco de calor. Dessa forma, a energia é reabsorvida e tem outra chance de se mesclar e ser reemitida na forma de um fóton de alta energia e produtor de eletricidade.

As células termofotovoltaicas são compostas por uma película de ouro que funciona como espelho e refletem 95% da “luz” – no espectro infravermelho – que não consegue absorver. Agora, os pesquisadores querem aumentar o número de oportunidades para o uso de materiais mais baratos do que o ouro. Geralmente, outros materiais são mais seletivos sobre quais energias de fótons eles aceitarão. Isso tem benefícios adicionais: fótons de energia mais alta produzem elétrons de energia mais alta, o que significa tensões mais altas e menos energia perdida durante a distribuição da eletricidade.

Dejiu Fan, que lidera o projeto, contou que para melhorar a refletividade ele adicionou uma camada de ar entre o semicondutor – o material que converte os fótons em eletricidade – e o suporte de ouro. “O ouro é um refletor melhor se a luz o atingir após viajar pelo ar, em vez de vir direto do semicondutor. E, para minimizar o grau em que as ondas de luz se cancelam, a espessura da camada de ar deve ser semelhante ao comprimento de onda dos fótons”, explica.

Apesar de ser um grande desafio ajustar com precisão essa “ponte de ar”, com um vão tão longo e sem nenhum suporte mecânico no meio, a equipe conseguiu usar um filme semicondutor de apenas 1,5 micrômetro de espessura, que fica separado por 70 micrômetros de ar da película de ouro, que tem 8 micrômetros de largura. Dessa forma, a célula termofotovoltaica alcançou uma eficiência de conversão calor-eletricidade de 30%.

Os pesquisadores já estudam algumas possibilidades para aumentar ainda mais a eficiência, adicionando “noves” extras à porcentagem de fótons refletidos. Na prática, se aumentasse a refletividade para 99,9% (contra os atuais 95%) daria ao calor 1.000 chances de se transformar em eletricidade.

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