Dobrando a eficiência da energia solar

Engenheiros da Universidade de Stanford, nos EUA, descobriram uma forma de combinar simultaneamente a luz e a energia da radiação solar para gerar eletricidade. Chamado de “Emissão Termoiônica Reforçada de Fótons” (PETE, na sigla em inglês), a descoberta poderá duplicar a eficiência da tecnologia das células solares e ser barata o suficiente para competir com o petróleo.

Diferente da tecnologia de energia fotovoltaica atualmente utilizada em painéis solares – que tornam-se menos eficientes a medida que a temperatura aumenta – o novo processo é mais eficiente a temperaturas mais elevadas.

Projeto planeja duplicar a energia armazenada por células solares.

O PETE promete ultrapassar a eficiência de das tecnologias de conversão fotovoltaica e termal. “Esta é uma inovação fantástica, um novo processo de conversão energética”, afirma Nick Melosh, professor-assistente que liderou o grupo. “É algo  fundamentalmente diferente do modo como podemos cultivar a energia”, afirma.

Todos os materiais necessários para construir o aparato e fazer o processo funcionar são baratos e estão facilmente disponíveis no mercado. Isso significa que a energia gerada pelo aparelho será economicamente acessível.

A maioria das células fotovoltaicas atuais utiliza-se de um silicone semicondutor para converter a energia de fótons de luz para eletricidade. Mas as células usam apenas uma parte do espectro de luz, gerando apenas calor com o resto.

Esse desperdício, juntamente com a ineficiência das próprias células são responsáveis por uma perda de mais de 50% da energia solar inicial que chega à celula. Se essa energia fosse de alguma forma aproveitada, as células solares poderiam ser muito mais eficientes.

O problema é que as altas temperaturas são necessárias para abastecer os sistemas de conversão, e a eficiência das células rapidamente diminuem a altas temperaturas. Até agora, ninguém encontrou uma maneira de unir calor e energia para gerar eletricidade.

Mais eficiente, mais barato
O grupo de Melosh descobriu que, juntando um pedaço de material semicondutor com uma fina camada do metal césio, tornaria esse material útil para gerar eletricidade da luz e também do calor.

“Nós demonstramos um novo processo físico que não é baseado em mecanismos fotovoltaicos tradicionais, mas pode dar uma resposta, semelhante à tecnologia fotovoltaica, mesmo a altas temperaturas. E o processo funciona ainda melhor a altas temperaturas”, afirma o coordenador do projeto.

Enquanto a maioria das células de silicone ficam inertes no momento que as temperaturas atingem 100 graus Celsius, o PETE só atinge a eficiência máxima quando estiver acima de 200 graus Celsius. Graças a essa performance otimizada a altas temperaturas, o dispositivo funcionará bem em discos parabólicos, que podem atingir temperaturas de até 800 graus Celsius. Esses discos são utilizados em grandes fazendas solares, similares a aquelas propostas para o Deserto do Mojave, no sul do estado da Califórnia (EUA).

A luz atinge o PETE primeiro. Nisso, ele tira vantagem tanto da luz incidente quanto do calor que ela produz, e só depois o calor residual incidente é rebatido para os sistemas de conversão termal. Com isso, o PETE geraria eletricidade e ao mesmo tempo minimizaria os custos ao mesclar-se com a tecnologia existente. Melosh calcula que a eficência do sistema pode chegar à 50% sob uma forte concentração solar, mas com uma combinação dos sistemas de conversão termal, esse percentual pode chegar à até 60% – quase o tripo dos sistemas atuais.

A equipe gostaria de acoplar a tecnologia aos sistemas existentes e tornar a conversão mais barata, já que o custo dos materiais tem sido um dos fatores limitantes ao desenvolvimento da indústria de energia solar. Reduzir o capital para construção de uma fazenda solar já seria um bom começo.

Fonte: Current Green
Tradução: Luis Corvini Filho
Imagem: Jean Carneiro / Site SXC.hu