Novos painéis fotovoltaicos captam energia de gotas de chuva
Uma aplicação do grafeno que pode viabilizar ainda mais a obtenção de energia renovável a partir de painéis fotovoltaicos.
Por Ellen Ribeiro Lucena
A energia solar é, atualmente, uma das mais exploradas, por ser renovável, viável financeiramente, inesgotável e de considerável eficiência energética - que tem sido paulatinamente otimizada.
Geralmente os painéis fotovoltaicos são formados por células de silício que, quando atingidas por fótons, liberam elétrons. A lacuna liberada é então ocupada por elétrons livres. Essa movimentação contínua gera uma corrente elétrica aproveitável e, enquanto houver incidência de luz sobre a placa, esse efeito, chamado fotovoltaico, continuará a ocorrer gerando energia.
Ao aplicar, entretanto, essa geração em um contexto diário, é despertada a pergunta: como obter energia suficiente quando a incidência de fótons é escassa? Dias nublados e chuvosos sempre foram os maiores inimigos da geração de energia solar fotovoltaica.
Figura 1 – Experimento realizado para testar o desempenho de painéis com grafeno.
Para minimizar essa limitação, cientistas chineses de Qingdao descobriram que adicionando uma “folha” de grafeno à composição da placa poderiam extrair energia das gotas de chuva.
O grafeno é um alótropo sintético do carbono munido de propriedades que o colocam em evidência entre outros materiais. Em meio a qualidades, tais como: grande flexibilidade, espessura incrivelmente delgada, rigidez (sendo o material mais rígido conhecido) e muitas outras, uma se destaca para a aplicação em painéis solares: a transparência.
Segundo a lei de Lambert-Beer, a absorbância de um material varia sempre que há alteração no comprimento da onda. No entanto, observou-se que o grafeno se comporta de maneira diferente. Independentemente da faixa de luz que incide sobre ele, numa gama que vai do infravermelho ao violeta, o grafeno irá de absorver apenas 2,3%. A baixíssima absorbância do grafeno possibilita uma maior eficiência na geração de energia. Fazendo com que ele seja mais vantajoso que outros materiais para essa aplicação.
Quando a gota de chuva, que é naturalmente carregada de sais, entra em contato com o painel, ocorre uma reação de neutralização entre os íons de carga positiva (a exemplo dos íons de cálcio, amônio e sódio) e os elétrons do grafeno. A diferença de potencial entre eles é suficientemente intensa para que o contato da chuva com a placa crie um pseudocapacitor fazendo com que a reação gere uma corrente elétrica.
Figura 2- Estrutura ultrafina do grafeno, em que os átomos ligam-se por ligações covalentes formando uma rede de hexágonos.
Em experimentos e pesquisas anteriores ao desenvolvimento do novo painel, cientistas europeus perceberam que o grafeno era capaz de, pela absorção de apenas um fóton, gerar muitos elétrons excitados, enquanto outros materiais que geram apenas um elétron por fóton absorvido. Por causa disso, a eficiência dele em aproveitar o espectro luminoso para a conversão em energia elétrica é muito maior. Existe, todavia, uma limitação ao seu uso que se traduz pela acanhada absorção de fótons.
Mesmo contando com vantagens promissoras para a geração de energia alternativa, o uso dessa tecnologia ainda não é viável por ter eficiência, estimada nos primeiros testes em 6,5%, ainda muito baixa quando comparada à eficiência de conversão de painéis convencionais, que já passou de 20%. Especialistas afirmam, no entanto, que a princípio os valores obtidos para a eficiência do painel foram aceitáveis e que não vai demorar para que os convencionais sejam substituídos.
Referências:
Scientists are developing graphene solar panels that generate energy when it rains. KRAZYTRS. Disponível em http://www.ultimatescience.org/scientists-are-developing-graphene-solar-panels-that-generate-energy-when-it-rains/. Acesso em 20 de abril de 2016.
Grafeno multiplica energia da luz. INSTITUTO NACIONAL DE ELETRÔNICA ORGÂNICA (Brasil). Disponível em http://www.ifsc.usp.br/~ineo/news/index.php?pos_id=448. Acesso em 20 de abril de 2016.
Mini–Curso: Introdução às propriedades físicas e estruturais do grafeno e dos nanotubos de carbono. Prof. Dr. Alexandre Fontes da Fonseca. Disponível em http://www.icex.uff.br/icex/wp-content/uploads/2011/11/MiniCurso_CNT-grafeno.pdf. Acesso em 21 de abril de 2016.
New Solar Panels Can Generate Energy From Rain Drops. Alfredo Carpineti. Disponível em http://www.iflscience.com/technology/solar-panels-every-weather-condition. Acesso em 21 de abril de 2016.
Novo tipo de painel fotovoltaico promete captar energia da chuva. Disponível em http://www.ifsc.usp.br/~ineo/news/index.php?pos_id=448. Acesso em: 20 de abril de 2016.
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