Os pesquisadores por trás de um sistema de energia que permite captar energia solar, armazená-la por até dezoito anos e liberá-la quando e onde for necessário levaram o sistema um passo adiante. Depois de demonstrar anteriormente como a energia pode ser extraída na forma de calor, eles agora conseguiram fazer com que o sistema produzisse eletricidade, conectando-o a um gerador termoelétrico.
Eventualmente, a pesquisa - desenvolvida na Chalmers University of Technology, na Suécia - pode levar a eletrônicos auto-carregáveis usando energia solar armazenada sob demanda.
"Esta é uma maneira radicalmente nova de gerar eletricidade a partir da energia solar. Isso significa que podemos usar a energia solar para produzir eletricidade independentemente do clima, hora do dia, estação ou localização geográfica. É um sistema fechado que pode operar sem causar emissões de dióxido de carbono", diz o líder da pesquisa Kasper Moth-Poulsen, professor do Departamento de Química e Engenharia Química da Chalmers.
A nova tecnologia é baseada no sistema de energia solar MOST - Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems, desenvolvido na Chalmers University of Technology. Explicando de forma muito simplificada, a tecnologia é baseada em uma molécula especialmente projetada que muda de forma quando entra em contato com a luz solar. A pesquisa já atraiu grande interesse em todo o mundo quando foi apresentada em etapas anteriores.
O novo estudo, publicado na Cell Reports Physical Science e realizado em colaboração com pesquisadores em Xangai, leva o sistema de energia solar um passo adiante, detalhando como ele pode ser combinado com um gerador termoelétrico compacto para converter energia solar em eletricidade.
Chip ultrafino converte calor em eletricidade
Os pesquisadores suecos enviaram sua molécula especialmente projetada, carregada com energia solar, para os colegas Tao Li e Zhiyu Hu da Universidade Jiao Tong de Xangai, onde a energia foi liberada e convertida em eletricidade usando o gerador que eles desenvolveram lá.
Essencialmente foi como se o "sol sueco" tivesse sido enviado para o outro lado do mundo e convertido em eletricidade na China.
"O gerador é um chip ultrafino que pode ser integrado a eletrônicos como fones de ouvido, relógios inteligentes e telefones. Até agora, geramos apenas pequenas quantidades de eletricidade, mas os novos resultados mostram que o conceito realmente funciona e é promissor", diz o pesquisador Zhihang Wang, da Chalmers University of Technology.
Livre de fósseis, livre de emissões
A pesquisa tem um grande potencial para a produção de energia renovável e livre de emissões. Mas ainda falta muita pesquisa e desenvolvimento antes que possamos carregar nossos aparelhos técnicos ou aquecer nossas casas com a energia solar armazenada no sistema.
"Juntamente com os vários grupos de pesquisa incluídos no projeto, estamos agora trabalhando para agilizar o sistema. A quantidade de eletricidade ou calor que ele pode extrair precisa ser aumentada. Mesmo que o sistema de energia seja baseado em materiais básicos simples, ele precisa ser adaptado para ser suficientemente rentável para produzir e, portanto, possível lançar mais amplamente", diz Kasper Moth-Poulsen.
Mais sobre a tecnologia
A maior parte dos sistemas de armazenamento de energia térmica solar molecular funciona como um sistema de energia fechado baseado em uma molécula especialmente projetada de carbono, hidrogênio e nitrogênio, que quando atingida pela luz solar muda de forma em um isômero rico em energia - uma molécula composta pelos mesmos átomos mas organizados juntos de uma maneira diferente. O isômero pode então ser armazenado na forma líquida para uso posterior quando necessário, como à noite ou no inverno.
Os pesquisadores refinaram o sistema a ponto de agora ser possível armazenar a energia por até 18 anos.
Um catalisador especialmente projetado libera a energia economizada como calor enquanto retorna a molécula à sua forma original, para que possa ser reutilizada no sistema de aquecimento. Agora, em combinação com um gerador termoelétrico de espessura micrométrica, o sistema de energia também pode gerar eletricidade sob encomenda.
Kasper Moth-Poulsen. Os pesquisadores estão ativos na Chalmers University of Technology na Suécia, Shanghai Jiao Tong University e Henan Polytechnic University na China, bem como no Instituto de Ciência dos Materiais em Barcelona e no Departamento Catalão de Pesquisa e Estudos Avançados, ICREA, na Espanha.
A pesquisa foi financiada pela Fundação Knut e Alice Wallenberg, a Fundação Sueca para Pesquisa Estratégica, o Conselho Sueco de Pesquisa Formas, a Agência Sueca de Energia, o Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) sob o acordo de doação CoG, PHOTHERM -- 101002131, o Catalão Instituto de Estudos Avançados (ICREA), e o Programa-Quadro Horizonte 2020 da União Europeia sob o acordo de subvenção nº. 951801.
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Tradução de Elise Gomes.
For more information contact:
Zhihang Wang, Post Doc, Department of Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology, Sweden
Kasper Moth-Poulsen, Professor, Department of Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology, Sweden
Story Source: Materials provided by Chalmers University of Technology. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Zhihang Wang, Zhenhua Wu, Zhiyu Hu, Jessica Orrego-Hernández, Erzhen Mu, Zhao-Yang Zhang, Martyn Jevric, Yang Liu, Xuecheng Fu, Fengdan Wang, Tao Li, Kasper Moth-Poulsen. Chip-scale solar thermal electrical power generation. Cell Reports Physical Science, 2022; 3 (3): 100789 DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.100789