Cientistas transformam janelas em geradores de energia elétrica

Por Redação | em 15.02.2016 às 18h10

solar window

Embora a luz solar seja uma fonte de energia limpa, renovável e – considerando-se todas as finalidades práticas – eterna, um aproveitamento dos raios solares adequado às demandas energéticas das sociedades contemporâneas ainda concentra um desafio considerável. Mas há, é claro, boas ideias, entre as quais se encontram as janelas da imagem acima.

Além de permitir que a luz solar penetre nos ambientes, a criação  conjunta do Centro para Fotofísica Solar Avançada, do Laboratório Internacional de Los Alamos, e da Universidade de Milão-Bicocca ainda lança mão de princípios da física quântica para atuar como um gerador elétrico – o que parece capaz de alterar dramaticamente os padrões atuais de onde e como a energia elétrica é produzida.

Pontos quânticos

A tecnologia desenvolvida pela referida joint venture se baseia no que foi batizado de "pontos quânticos" (imagem abaixo). Tratam-se de nanocristais compostos de material semicondutor capaz de reemitir luz. Ocupando apenas algo entre 10 e 50 átomos de extensão, esses cristais são alocados em superfícies plásticas transparentes e respeitam as leis da física quântica, sendo facilmente manipulados em laboratório para que atuem como guias de ondas luminosas, como concentradores de luz solar.

quantum dot

Enquanto pontos quânticos grandes emitem luz nos pontos mais próximos do vermelho e do amarelo do espectro (tendendo ao infravermelho), pontos relativamente menores atendem à porção verde-azul (tendendo ao ultravioleta). Dessa forma, é possível dividir a luz solar, reemitindo às células fotovoltaicas dos painéis apenas os comprimentos de onda adequados, onde vão gerar energia elétrica, enquanto os outros comprimentos de onda são destinados à iluminação do ambiente.

Desafios dos concentradores de luz

Embora a coisa toda soe inegavelmente promissora na teoria, é fato que o conceito de concentradores de luz precisou encarar diversos percalços para se provar viável. Foram pelo menos três desafios: em primeiro lugar, os concentradores normalmente reabsorvem uma quantia muito grande da luz que é reemitida, de tal forma que sua área não podia ir além de alguns poucos metros quadrados (o que certamente seria bem pouco prático). Em segundo, os primeiros pontos quânticos desenvolvidos em laboratório se baseavam em cádmio, um metal pesado, tóxico e prejudicial ao meio ambiente. Por fim, os concentradores absorviam apenas uma parte pequena do espetro solar, tornando a luz que atravessava as janelas tingida de amarelo/vermelho.

paineis solares

Cobre, índio, selênio e enxofre

A solução veio, inicialmente, da seleção de pontos quânticos de cobre, índio, selênio e enxofre – sem metais tóxicos, portanto. Além disso, um método industrial desenvolvido pela Universidade de Milão permitiu que os pontos fossem implantados em um material transparente, no qual puderam absorver uniformemente a luz.

Os pontos então passaram a reemitir sobretudo as ondas infravermelhas, que são invisíveis ao olho humano e úteis aos painéis solares. O revés? Apenas certa "neutralidade" na iluminação ambiente, algo semelhante ao efeito das janelas "low-E", projetadas para limitar o aquecimento dos ambientes.

Um preço bastante baixo, vale notar, para o que pode facilmente se tornar um novo paradigma energético. Transformar edifícios em geradores autossuficientes de energia pode simultaneamente limitar a dependência de redes externas e minimizar os impactos ambientais, já que grande parte da energia elétrica consumida atualmente ainda provêm de processos baseados na queima de combustíveis fósseis.

Via: Santa Fe New Mexican

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