Pirâmide de vidro aumenta a eficiência do painel solar
A grande corrida no setor fotovoltaico é a busca pelo aumento da eficiência dos painéis solares. Se pararmos para pensar, as primeiras células fotovoltaicas tinham eficiência menor que 1%. Hoje, encontramos placas solares no mercado com eficiência na casa dos 21%.
E se essa eficiência puder ser ainda maior colocando uma pirâmide de vidro sobre as células fotovoltaicas?
Funcionamento dos painéis solares
Para entender melhor sobre a nova tecnologia que pode aumentar a eficiência das células fotovoltaicas, vamos fazer um breve resumo sobre o funcionamento dos painéis solares.
Eles são formados por células fotovoltaicas que captam a luz solar e transformam essa luz em energia elétrica através do efeito fotovoltaico. Então, quanto mais luz incidir sobre os painéis solares, mais energia eles vão gerar.
Porém, como todos sabem, a luz solar incide sobre as placas em diferentes ângulos ao longo do dia. Isso acontece devido ao movimento aparente do sol.
Apesar dos avanços impressionantes e contínuos nas tecnologias relacionadas à energia solar, uma questão permanece: Como coletar eficientemente a energia da luz solar que vem de vários ângulos do nascer ao pôr do sol?
Rastreador solar ou seguidor solar - Tracker
Os painéis solares funcionam melhor quando a luz solar atinge a sua superfície diretamente, e já existem tecnologias com esse objetivo no setor solar: o rastreador solar ou seguidor solar - Tracker.
O Tracker movimenta os módulos fotovoltaicos durante o dia todo, ajustando o ângulo das placas solares de acordo com a posição do sol para conseguir o melhor aproveitamento possível da irradiação solar que chega às células fotovoltaicas.
É uma tecnologia que vem sendo utilizada em diversos projetos de grande porte, porém, quando comparados com os sistemas fixos, o seu custo é mais alto devido ao uso de tecnologias mais complexas, como o uso de peças móveis para o seu funcionamento.
Além disso, precisa de estudos bem mais elaborados do local da instalação, e a necessidade de maior manutenção para manter o sistema funcionando também é uma desvantagem. Pensando nisso, pesquisadores desenvolveram a pirâmide de vidro que pode aumentar a eficiência do painel solar sem precisar se mover.
Pirâmide de vidro capta a luz solar sem precisar se mover
Uma pesquisadora da Universidade de Stanford, chamada Nina Vaidya, projetou um dispositivo que pode coletar e concentrar com eficiência a luz que incide sobre ele, independentemente do ângulo e da frequência dessa luz. Não precisa ter partes móveis para rastrear o sol, como no caso dos rastreadores.
“É um sistema completamente passivo – não precisa de energia para rastrear a fonte ou ter partes móveis”, afirma a pesquisadora.
Funcionamento do AGILE (Axially Graded Index Lens)
O dispositivo está sendo chamado de AGILE (Axially Graded Index Lens). Ele parece uma pirâmide invertida com a ponta cortada. A luz entra no topo quadrado e ladrilhado de vários ângulos e é direcionada para baixo para criar um ponto mais brilhante na saída.
Em palavras mais simples, o dispositivo é semelhante a uma lupa. A lente da lupa focaliza os raios do sol em um ponto menor e mais brilhante, a diferença é que com a lupa esse ponto se move de acordo com a posição do sol.
Com o AGILE é diferente, a pesquisadora encontrou uma maneira que fizesse com que a luz se concentrasse sempre na mesma posição de saída. E esse é o segredo de não precisar mover o dispositivo.
Nos testes feitos pelos pesquisadores, foi possível capturar mais de 90% da luz que atingiu a superfície e criar pontos na saída que eram três vezes mais brilhantes que a luz recebida.
Desafio encontrado pela pesquisadora Nina Vaidya
Um dos maiores desafios da pesquisadora foi encontrar e criar os materiais certos para o projeto. Os materiais usados tinham que ser compatíveis entre si – se um vidro se expandisse em resposta ao calor em uma taxa diferente do outro, todo o dispositivo poderia rachar – e robusto o suficiente para ser usinado em forma e permanecer durável.
Depois de explorar muitos materiais, criar novas técnicas de fabricação e testar vários protótipos, encontrou uma solução que teve bom desempenho usando polímeros e vidros disponíveis comercialmente, criando o que é conhecido como material de índice graduado.
Como esse dispositivo pode ajudar a melhorar a eficiência das placas solares?
Se o AGILE for instalado em uma camada sobre as células fotovoltaicas, ele pode tornar os painéis solares mais eficientes e capturar não apenas a luz solar direta, mas também a luz difusa que foi espalhada pela atmosfera.
Uma camada superior do dispositivo poderia substituir o encapsulamento existente que protege os painéis solares, no caso, é o vidro que fica na parte de cima dos módulos fotovoltaicos.
Além disso, elimina a necessidade de rastrear o sol, e o mais importante, reduz a quantidade de área de células fotovoltaicas necessárias para produzir energia, com isso, é claro, reduz os custos também.
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