Quando você imagina a energia do futuro, a energia solar provavelmente está na sua mente.
Afinal, o sol é confiável, poderoso, e alimenta a vasta maioria da vida na Terra.
Nos últimos anos, menos de 2% da eletricidade mundial veio da energia solar, mas novas invenções são susceptíveis de mudar isso.
Portanto, aqui estão cinco maneiras pelas quais a energia solar pode ajudar a impulsionar o futuro.
Você pode pensar que desertos vastos e áridos são o lugar perfeito para instalar parques solares.
Afinal, a luz do sol do deserto é intensa, e você geralmente não tem que se preocupar com as nuvens.
Além disso, há muito espaço aberto.
Mas há um problema: os painéis solares não são ventiladores de calor.
Os painéis solares funcionam convertendo luz diretamente em eletricidade: Quando eles absorvem a luz solar, essa energia libera os elétrons – e esses elétrons soltos criam uma corrente elétrica, que pode ser capturada e transferida para um fio.
A questão é que os painéis solares fazem isso de forma mais eficiente em temperaturas abaixo de 25 graus Celsius.
Isso porque, quando os painéis solares esquentam, os elétrons captam essa energia extra de seu ambiente, o que os coloca em um estado mais animado.
E quando eles já estão animados, eles têm menos espaço para absorver energia do sol. Então, eles realmente funcionam melhor em climas moderados, onde, infelizmente, às vezes pode ser difícil encontrar o espaço para configurar um campo gigante de painéis solares.
Mas desde a década de 2000, países em todo o mundo vêm implementando o que parece ser uma solução ganha-ganha: um sistema chamado agri voltaico.
No setor agrícola voltaico, os painéis solares são instalados sobre os campos de cultivo. Dessa forma, não há necessidade de liberar espaço extra apenas para os painéis, e, além disso, as colheitas ajudam a manter as coisas frescas conforme eles liberam água através de suas folhas.
Essa liberação de água funciona exatamente como o suor: A evaporação da água remove o calor de uma planta, o que derruba a temperatura da planta e também resfria a área circundante.
Portanto, pode ajudar a manter as coisas agradáveis e amenas para os painéis solares.
E isso os torna visivelmente mais eficientes!
Pesquisadores da Universidade do Arizona descobriram que, entre maio e julho de 2019,
painéis solares em áreas cultivadas eram três por cento mais eficientes do que os painéis solares na mesma região que não eram sobre terras cultiváveis.
Isso pode não parecer muito, mas com o tempo, esses pequenos ganhos se somam.
Para uma casa ou prédio operando com energia solar, equivaleria a quase três dias de eletricidade nesses três meses.
Os engenheiros também ampliaram um conceito semelhante para uma configuração chamados flutuantes, nos quais os painéis solares flutuantes são colocados em corpos d’água, que também são tipicamente mais frios do que o ar e ajudam a manter os painéis frescos e funcionando de forma eficiente.
Como um bônus adicional, agri voltaicos e flutuantes também abrem muitas novas possibilidades quando se trata de encontrar espaço para enormes matrizes de painéis.
Configurações como essas já existem em todo o mundo, e eles estão se tornando mais populares.
Se isso continuar, agricultores e flutuantes poderiam produzir uma fração significativa da energia mundial no futuro.
Os engenheiros estão sempre tentando obter o máximo de energia dos painéis solares como eles possivelmente podem.
E uma das coisas que eles precisam pensar é exatamente para que direção um painel deve estar voltado.
Veja, os painéis solares produzem mais energia quando o Sol os raios estão atingindo-os de frente, e não em ângulo.
Então, tradicionalmente, as pessoas instalam esses painéis em um ângulo fixo que recebe a luz solar mais direta em sua latitude específica.
Mas essa não é uma solução perfeita, porque o ângulo da luz do Sol está sempre mudando dependendo da hora do dia e da temporada.
É por isso que os engenheiros inventaram algo chamado rastreadores fotovoltaicos, ou rastreadores PV.
Rastreadores fotovoltaicos movem painéis solares ao longo de trilhas que seguem o arco do sol.
Os rastreadores certificam-se de que os raios do sol estão sempre acertando os painéis de frente, para que eles estejam sempre executando em seu pico.
Para funcionar, esses sistemas usam cerca de 5 a 10 por cento da energia que eles produzem, mas a energia ganha superando essas perdas.
Na verdade, essas montagens podem aumentar a quantidade de eletricidade um painel solar gera até 45 por cento, dependendo da localização geográfica.
Em locais distantes do equador, onde o ângulo da luz solar varia significativamente entre o verão e o inverno, rastreadores fotovoltaicos podem ser especialmente úteis.
Eles geralmente ainda são muito pesados para serem instalados em telhados, que tem que ser estruturalmente reforçado para carregar algo tão pesado, mas eles estão sendo usados em outras configurações.
Hoje, a maioria dos painéis solares tem uma aparência bastante visível, e eles não se misturam naturalmente com o ambiente ou a arquitetura à qual estão ligados.
Mas não há muito que você possa fazer sobre isso porque os painéis solares mais comuns são feitos de silício, que é naturalmente volumoso e pesado.
O silício é ótimo para transformar a energia da luz em eletricidade – visto que seus elétrons são organizados de uma maneira que torna mais fácil que a luz do sol os solte – mas não é a única opção.
Alguns engenheiros estão explorando alternativas, incluindo células solares que podem ser embutidas em suas janelas.
Tipo, a ideia é que você poderia estar sentado perto de uma janela em um dia ensolarado, e há luz e calor atingindo você.
Mas parte dessa luz do sol também pode ser convertida em energia elétrica diretamente no vidro.
Mas para que isso aconteça, as células solares precisam ser feitas de algo muito mais leve que o silício e também algo parcialmente transparente.
Os cientistas realmente encontraram uma maneira de fazer isso – desenvolvendo um novo tipo de célula solar feita de compostos orgânicos.
Essas células solares orgânicas são feitas de finas camadas de materiais como polímeros e corantes que absorvem luz e a transformam em eletricidade, muito parecido com células solares de silício.
Mas eles podem ser feitos imprimindo os corantes em materiais finos, como rolos de plástico – ou vidro, no caso de janelas. Agora, por definição, um material que absorve luz geralmente é bastante opaco, mas células solares orgânicas podem ser projetadas para absorver principalmente a luz infravermelha, permitindo a passagem da luz visível.
Então, hoje em dia, as células solares orgânicas são bastante transparentes. Eles deixam passar cerca de 43 por cento da luz – o que é bastante escuro em comparação com as janelas da sua casa, mas eles podem fazer uma bela janela escurecida para um prédio de escritórios.
O que é ótimo é que células como essas são mais baratas e mais fácil de produzir do que células de silício, e uma vez que eles são tão leves que poderiam eventualmente ser adaptados para telas de telefones, equipamentos de camping ou tetos de carros.
Há um pequeno problema: eles não são tão eficientes quanto o silício.
Eles convertem apenas cerca de 13 por cento da energia do Sol em eletricidade, enquanto as células de silício normalmente aproveitam cerca de 18 a 22 por cento.
Ainda assim, o fato de serem tão fáceis de aplicar significa que poderia ser instalado em um número maior de lugares — incluindo lugares que atualmente não geram eletricidade.
No futuro, os edifícios podem não ser as únicas coisas decoradas em células solares, porque agora, os pesquisadores estão trabalhando em tecidos solares, têxteis que teriam células solares integradas às fibras.
O objetivo final é gerar eletricidade apenas caminhando ao ar livre.
Um método que os pesquisadores estão experimentando é a criação de painéis solares super minúsculos que podem ser incorporados ao tecido.
Em 2018, pesquisadores no Reino Unido criaram células solares para medir 3 milímetros por 1,5 milímetros – basicamente o tamanho de uma pulga. Em seguida, os minúsculos painéis foram incorporados ao fio para tecido em roupas.
A ideia era que os painéis fossem pequenos o suficiente para que a pessoa que veste a roupa não pudesse senti-los.
Para testar sua invenção, os pesquisadores incorporaram 200 células em um protótipo – e eles foram capazes de gerar energia suficiente para carregar um smartwatch.
Então, não estamos falando de uma grande quantidade de energia aqui, mas com apenas 2.000 células, você pode conectar seu smartphone com um fio e fazer eletricidade suficiente para carregá-lo.
Acredite ou não, o design também é bastante sutil.
Outros designers de moda incorporaram painéis solares ao tecido no passado, mas geralmente são bastante perceptíveis … o que tende a desinteressar as pessoas.
No entanto, nem todo tecido solar precisa ser usável.
Outras empresas incorporaram células solares com sucesso em tecidos pesados usados para coisas como toldos e coberturas, que têm a vantagem de realmente sentar ao sol o dia todo também.
Finalmente, as invenções mais recentes relacionadas à energia solar têm se concentrado na criação de energia elétrica, mas alguns pesquisadores adotaram uma abordagem diferente: eles estão se concentrando em usar a energia do Sol para energia térmica, o tipo de coisa que aquece nossas casas.
O objetivo é criar uma bateria recarregável feita de produtos químicos chamados de combustíveis solares térmicos.
Combustíveis solares térmicos absorvem a energia do Sol, armazenam-na em ligações químicas e, em seguida, libere-o na forma de calor.
E eles podem fazer isso sob comando. Quando esses combustíveis absorvem a luz solar, essa nova energia rompe as ligações químicas nas moléculas e as causas para reorganizar em uma nova configuração.
Agora, sempre é preciso energia para as moléculas formarem ligações químicas uns com os outros, e esta nova configuração consome mais energia – assim, ele retém toda a energia que o combustível absorveu do Sol, e apenas se agarra a ele.
Como, pesquisadores na Suécia desenvolveram um combustível que pode armazenar energia solar por quase duas décadas.
Mas, assim que você quiser essa energia de volta, você pode passar essas moléculas por meio de um filtro físico que atua como um catalisador para reorganizar essas moléculas de volta à sua original configuração – e liberar toda aquela energia reprimida como calor.
Na verdade, a equipe da Suécia conseguiu o combustível para diminuir a temperatura de seus arredores imediatos em 63 graus em apenas alguns minutos.
E a equipe espera aumentar esse número ainda mais. Portanto, a ideia é desenvolver um combustível que possa liberar energia suficiente para aquecer uma casa.
E se a tecnologia pode chegar lá, parece um ótimo negócio: O combustível começaria no telhado de sua casa, onde absorveria a luz solar.
Então, quando chegou a hora de ligar o aquecedor, o combustível passaria por esse filtro, e as moléculas iriam liberar todo o calor que eles armazenam.
Todo o processo é livre de emissões, e o combustível pode ser reutilizado indefinidamente.
Hoje em dia, a tecnologia solar é muito mais do que apenas painéis solares, e enquanto essas invenções levam tempo para se desenvolver e fazer seu caminho em nossas vidas, eles mostram uma grande promessa para um futuro movido a energia solar.
