Provavelmente não é preciso dizer, mas de todos os painéis solares de energia gerados no ano passado, nenhum foi produzido à noite. Novas pesquisas estão mostrando que não precisa ser o caso.
Pesquisadores de Stanford modificaram painéis solares comercialmente disponíveis para gerar uma pequena quantidade de eletricidade à noite, explorando um processo conhecido como resfriamento radiativo, que depende, sem mentira, do vácuo frígido do espaço. A pesquisa foi publicada no início de abril na Applied Letters in Physics.
“Nós tendemos a pensar no sol como um importante recurso de energia renovável”, disse Shanhui Fan, pesquisador principal do projeto. “A frieza do espaço sideral também é um recurso de energia renovável extremamente importante.”
Embora os painéis modificados gerem uma pequena quantidade de energia em comparação com o que um painel solar moderno faz durante o dia, essa energia ainda pode ser útil, especialmente à noite, quando a demanda de energia é muito menor, disseram os pesquisadores.
Tecnicamente falando, os painéis solares modificados não geram eletricidade solar à noite. Em vez de explorar a luz do sol (ou a luz das estrelas ou da lua, que ainda não funciona), os pesquisadores adicionaram tecnologia que explora o resfriamento radioativo.
Quando um objeto está de frente para o céu à noite, ele irradia calor para o espaço sideral, o que significa que um objeto pode se tornar mais frio do que a temperatura do ar ao seu redor. Este efeito pode ter aplicações óbvias na refrigeração de edifícios, mas a diferença de temperatura também pode ser usada para gerar eletricidade.
Fan, professor de engenharia elétrica, e seus colegas pesquisadores adicionaram tecnologia a um painel solar comercial que poderia fazer exatamente isso e gerar uma pequena quantidade de eletricidade à noite.
O painel modificado gerou 50 miliwatts por metro quadrado à noite. Embora isso seja muito mais do que as iterações anteriores dessa tecnologia, está bem abaixo do que um painel solar comercial pode produzir durante o dia. Um cálculo de volta do envelope retorna cerca de 200 watts por metro quadrado para um painel solar comercial. Um watt é igual a mil miliwatts.
“Então, isso é significativamente menor”, disse Fan. “Mas pode ser potencialmente útil para algumas das aplicações de baixa densidade de energia.” Isso pode incluir iluminação noturna, dispositivos de carregamento e manter sensores e equipamentos de monitoramento online, disse Fan.
Fan diz que as modificações foram feitas em painéis solares comerciais, o que significa que a tecnologia pode ser amplamente implantada. Ele também disse que, melhorando o design, mais eletricidade poderia ser gerada.
Ainda há muitas perguntas a serem respondidas antes que qualquer aplicação comercial possa ser lançada, escreveu Geoff Smith, professor emérito de física aplicada da Universidade de Tecnologia de Sydney, em um e-mail de resposta às perguntas. Smith, que estava ciente da pesquisa, mas não estava envolvido, tem dúvidas de que ela será uma fonte de energia economicamente viável.
“Acrescentar complexidade e caminhos para a degradação dos sistemas de energia renovável, apesar de ser cientificamente interessante, raramente o torna na prática”, escreveu ele.
A pesquisa prova que você pode gerar eletricidade dessa maneira e não foi feita para provar nada sobre futuras aplicações práticas, disse Fan.
Ainda assim, Smith concorda que maior atenção deve ser dada ao espaço sideral como fonte de energia renovável. Na sua opinião, o resfriamento e outros modos de geração de eletricidade são mais promissores, mas o céu noturno é uma avenida valiosa para mudar o uso de energia.
Mesmo que ainda não esteja produzindo muita eletricidade, o resfriamento radiativo é praticamente onipresente.
“Toda vez que você está do lado de fora, você está realmente fazendo isso”, disse Fan.
Mais detalhes sobres os painéis e seu funcionamento
A maior desvantagem da energia solar é que os painéis geram muito pouca energia em dias nublados e zero à noite. Pessoas com sistemas solares residenciais geralmente têm uma configuração que gera mais eletricidade do que usam durante o dia, para que possam viver da companhia de energia ou de uma bateria à noite.
A economia monetária vem da geração de mais energia durante o dia do que você tira da rede à noite ao longo do ano.
Este arranjo é bom para pessoas que vivem em áreas desenvolvidas. Mas para as 750 milhões de pessoas em todo o mundo que vivem em áreas sem rede elétrica, os painéis solares não são uma fonte de energia confiável e o armazenamento de baterias é caro.
Um novo desenvolvimento da Universidade de Stanford pode ser uma grande ajuda para as pessoas que vivem em áreas subdesenvolvidas que estão completamente fora da rede. Os pesquisadores da universidade criaram um painel solar que gera uma quantidade significativa de energia durante o dia e uma pequena quantidade à noite.
De acordo com o estudo publicado no início deste mês na revista Applied Physics Letters , os novos painéis podem servir como uma “fonte de energia renovável contínua para o dia e a noite”.
Os novos painéis também são muito fáceis de fazer.
“O que conseguimos fazer aqui é construir tudo a partir de componentes de prateleira, ter um contato térmico muito bom, e a coisa mais cara em toda a configuração foi a própria termoelétrica”, Zunaid Omair, engenheiro de metrologia de Stanford University e um dos autores do estudo, disse.
Os painéis solares funcionam como um painel tradicional durante o dia, mas funcionam ao contrário para continuar gerando eletricidade à noite. Depois que o sol se põe, os painéis são capazes de gerar eletricidade a partir da diferença de temperatura entre o ar ambiente e a superfície do painel solar.
(Ou, para vocês, físicos, funciona aproveitando o calor irradiado da superfície das células solares como luz infravermelha para o espaço sideral.)
Uma grande desvantagem é que os painéis não são muito eficazes em noites nubladas.
Quando apontados para o céu noturno, os painéis solares geraram uma potência de 50 miliwatts por metro quadrado ou cerca de 0,04% da potência de uma célula solar tradicional durante o dia. Isso é energia suficiente para acender uma luz LED de baixa potência ou para carregar um telefone celular.
“O bom aspecto dessa abordagem é que você tem essencialmente uma fonte de energia direta à noite que não requer armazenamento de bateria”, disse Shanhui Fan, professor da Escola de Engenharia de Stanford, de acordo com a New Scientist.
O armazenamento de bateria para energia solar pode não ser confiável e caro, portanto, esses novos painéis podem ser um grande benefício para as pessoas em áreas que não possuem uma rede elétrica tradicional. “Nossa abordagem pode fornecer iluminação e energia de espera noturna em aplicações off-grid e mini-grid, onde as instalações de células solares estão ganhando popularidade”, disse o estudo.
A capacidade de acender uma luz LED ou um carregador de telefone no meio da noite pode não parecer um divisor de águas para a maioria das pessoas no mundo desenvolvido, mas pode fazer uma enorme diferença na qualidade de vida das pessoas que vivem em áreas remotas do planeta. Além disso, este é apenas o começo. Os painéis solares tradicionais percorreram um longo caminho nas últimas décadas. Quem sabe o que o futuro reserva para esta nova tecnologia promissora?
