Isso pode estar prestes a mudar. Cientistas chineses inventaram um novo material que pode bloquear o sol e produzir energia. Eles prevêem que as janelas equipadas com este produto - ou até mesmo as cortinas da janela que tenham a tecnologia - eventualmente podem reduzir as contas elétricas das famílias em pelo menos a metade.
"Combinamos inovação de materiais e design de filme óptico fino para alcançar o objetivo de combinar geração de eletricidade solar e isolamento térmico em um único filme", diz Hin-Lap (Angus) Yip, professor de ciência e engenharia de materiais da Universidade de Tecnologia do Sul da China. “Nossa eficiência energética para a casa é um tipo de dupla: geração e economia de energia.”
A construção de um protótipo que pudesse simultaneamente produzir eletricidade e evitar o calor excessivo exigia que os cientistas - incluindo Fei Huang, também da Universidade de Tecnologia do Sul da China - encontrassem um ponto de equilíbrio entre a coleta de luz para fazer eletricidade e bloqueá-la, misturando e combinando uma variedade de materiais e compostos químicos para encontrar a combinação exatamente correta que funcionasse.
"O principal material que usamos para transformar a luz solar em eletricidade era um semicondutor de polímero", diz Yip. “Podemos projetar a estrutura química e sintonizar sua propriedade de absorção. Este material orgânico tem propriedades de absorção muito exclusivas, que podem absorver seletivamente a luz infravermelha próxima, [entretanto] permitindo que uma grande parte da luz visível passe através dele, tornando-se assim um material perfeito para a aplicação de janela fotovoltaica semitransparente”.
A atual tecnologia de células solares, baseada em silício ou outros semicondutores inorgânicos, não é adequada para aplicações de janelas fotovoltaicas, “por serem opacas e sem graça na aparência”, acrescenta. “Em vez disso, podemos fazer fotovoltaicos orgânicos em filmes semitransparentes, leves e coloridos que são perfeitos para transformar janelas em geradores de eletricidade e isolantes de calor.”
Um artigo descrevendo a pesquisa aparece na revista Joule.
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| As janelas fotovoltaicas são projetadas para otimizar a geração de eletricidade e o isolamento térmico. (Fonte: Hin-Lap Yip) |
Se você comparar isso com o processo intensivo de energia necessário para a produção de células solares de silício, a produção de células solares de polímero consome menos energia, com uma menor pegada de carbono.”
O material tem várias aplicações potenciais. Como é um filme flexível e que pode ser enrolado, Yip acha que poderia ser uma grande cortina para janela. “Hoje em dia, muitas cortinas são controladas eletricamente para abrir e fechar e, como a nossa película fotovoltaica gerará eletricidade, o mesmo circuito elétrico pode ser usado para gerar energia, que pode ser usada diretamente ou armazenada para alimentar outras instalações da casa”, diz ele.
Ele também vê seu valor para uso em estufas auto-alimentadas. “Isso requer apenas a adaptação da propriedade óptica do filme da janela fotovoltaica, já que as plantas absorvem principalmente luz azul e vermelha, e é por isso que elas são verdes”, diz ele. “Portanto, o design do filme de janela fotovoltaica para aplicações em estufas terá que maximizar a transmissão de luz azul e vermelha. Isso é viável por meio de novo design de materiais e engenharia ótica”.
Os cientistas estimam que a instalação de janelas com propriedades de geração de eletricidade e isolação de calor de duplo propósito poderia reduzir a dependência das famílias de fontes elétricas externas em mais de 50%, embora este número pressuponha que cada polegada quadrada de cada janela tenha painéis feitos de folhas multifuncionais com células solares.
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| Células fotovoltaicas transparentes (Björn Appel) |
Yip diz que seria fácil ampliar o produto para uso generalizado e, embora inicialmente possa ser mais caro do que os filmes tradicionais, ele poderia se pagar rapidamente. “Acreditamos que as células solares baseadas em polímeros terão um tempo de retorno de energia muito menor em comparação com as fotovoltaicas inorgânicas, já que podem ser fabricadas usando processos de impressão de baixa energia”, diz ele.
“Em termos de custo do filme, estrutura muito semelhante ao atual filme isolante de calor, mas com apenas algumas camadas adicionais, eu espero que ele seja apenas um pouco menos fino do que o filme de janela atual ”, acrescenta. "Mas, como sua eficiência energética pode ser dobrada, acreditamos que o custo de retorno será muito curto, talvez dentro de três a quatro anos."
Ele previu que os materiais poderão estar em uso comercial dentro de cinco anos.
"Já faz 25 anos desde a descoberta das células solares de polímero até agora", diz ele. “Tivemos um progresso muito bom na melhoria da eficiência e estabilidade das células solares de polímero. Se pudermos identificar os melhores materiais e processos para ampliar essas tecnologias fotovoltaicas nos próximos anos, talvez possamos vê-las por todo lugar em seu 30º aniversário.”
*Marlene Cimons escreve para a Nexus Media, uma agência de notícias sindicalizada cobrindo clima, energia , política, arte e cultura.
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