Energia

Eletricidade gerada à noite aproveitando frio do espaço

Célula termovoltaica gera eletricidade à noite aproveitando frio do espaço
Esquema da célula termovoltaica, que gera eletricidade a partir do frio do espaço.[Imagem: Masashi Ono]

Eletricidade extraída do frio do espaço

A diferença de temperatura entre a quentinha Terra e o frio espaço já está sendo explorada para fabricar aparelhos de ar-condicionado que mandam o calor para o espaço sem gastar energia.

Agora, Masashi Ono e seus colegas da Universidade de Stanford, nos EUA, e da empresa Fujifilm, no Japão, descobriram como explorar esse diferencial de temperatura para gerar eletricidade - e usando o mesmo tipo de optoeletrônica que já usamos nas células solares tradicionais.

Isso significa que poderá ser possível, com desenvolvimentos adicionais, construir painéis que sejam "solares", ou fotovoltaicos durante o dia, enquanto o Sol está brilhando, e "termovoltaicos" durante a noite.

Em outras palavras, painéis que gerem eletricidade limpa e renovável continuamente, dia e noite.

Célula termovoltaica

Ono demonstrou que é possível gerar uma quantidade mensurável de eletricidade virando um diodo diretamente para o frio do espaço - um diodo é um componente eletrônico que permite que a corrente elétrica flua apenas num sentido.

"A vastidão do Universo é um recurso termodinâmico," explica Shanhui Fan, membro da equipe. "Em termos de física optoeletrônica, existe realmente essa simetria muito bonita entre colher a radiação que chega e coletar a radiação de saída."

Em contraste com o aproveitamento da energia que entra na Terra usando uma célula solar comum, o efeito negativo de iluminação permite que a energia elétrica seja coletada à medida que o calor deixa uma superfície. A tecnologia atual, no entanto, não captura energia dessas diferenças negativas de temperatura de forma tão eficiente.

Ao apontar sua célula termovoltaica para o espaço, cuja temperatura é de poucos graus acima do zero absoluto, o grupo conseguiu encontrar uma diferença de temperatura grande o suficiente para gerar energia - pouca ainda, é verdade, mas o suficiente para justificar pesquisas em busca de melhorias.

Eficiência e calor de motores

Cada dispositivo gera 64 nanowatts por metro quadrado, uma quantidade minúscula de eletricidade, mas uma importante prova de conceito. "A quantidade de energia que podemos gerar com esse experimento, no momento, está muito abaixo do limite teórico," confirma Ono.

Os cálculos mostram que, quando os efeitos atmosféricos são levados em consideração, o componente no estágio atual poderia gerar, teoricamente, quase 4 watts por metro quadrado, cerca de um milhão de vezes mais do que o protótipo foi capaz - para comparação, os painéis solares atuais geram de 100 a 200 watts por metro quadrado.

A equipe afirmou que o conceito também será útil para coletar calor de máquinas e motores, e que já está trabalhando para otimizar sua célula termovoltaica.

Bibliografia:

Experimental demonstration of energy harvesting from the sky using the negative illumination effect of a semiconductor photodiode
Masashi Ono, Parthiban Santhanam, Wei Li, Bo Zhao, Shanhui Fan
Applied Physics Letters
Vol.: 114, 161102
DOI: 10.1063/1.5089783




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