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quarta-feira, 30 de dezembro de 2015

Uma Janela Para o Futuro

É italiana a janela do futuro que se transforma em painel solar

Estão desenvolvendo, na Universidade Bicocca de Milão, placas de plástico com nanopartículas que podem capturar a luz e transformar uma janela em um painel solar. 
O projeto conta com a colaboração do Laboratório Americano Nacional Los Alamos e da empresa UbiQD.
 Elas parecem um comum vidro de janela mas na verdade são placas de plástico equipadas com nanopartículas especiais que podem capturar a luz e transformar as janelas em painéis solares. Dessa forma, você pode obter a energia para iluminar uma casa ou alimentar os computadores de um escritório.
"Nestes dispositivos, uma fração da luz transmitida através da janela é absorvida pelas nanopartículas dispersas na janela de vidro, é reemitida por ondas infravermelhas invisíveis ao olho humano e conduzida para as células solares inseridas nas bordas da janela", explica Victor Klimov, pesquisador do Laboratório Nacional Los Alamos.

O projeto, de fato, foi realizado por uma equipe de pesquisadores do Departamento de Ciência dos Materiais da Universidade de Milão-Bicocca, em colaboração com um grupo liderado pelo mesmo Klimov e Hunter McDaniel da empresa UbiQD. 
Financiado pela Fundação Cariplo e da União Europeia, foi publicado recentemente na revista Nature Nanotechnology.

Concentradores Solares a Nanopartículas

Tecnicamente falando são concentradores solares luminescentes ou LSC (Luminescent Solar Concentrators)). 
Elas são simples folhas de vidro ou de plástico em que são incorporadas nanopartículas fluorescentes especiais, chamadas cromóforos. Esta última é capaz de absorver a luz solar e espalhá-la no interior da placa. 
Para transformar as janelas de edifícios em geradores de energia limpa, a luz é canalizada para as bordas usando o fenômeno da reflexão interna total e convertida em eletricidade por pequenas células solares.

A verdadeira novidade foi conseguir incorporar em concentradores de plástico, especiais cristais coloidais "grandes" apenas alguns milionésimos de milímetro. Nestes novos nanomateriais, uma partícula serve como uma embalagem para uma segunda, ainda menor. "A grande vantagem destes sistemas é que eles permitem dissociar os processos de absorção e emissão de luz", explica Francesco Meinardi da Equipe Bicocca.

A absorção acontece na parte exterior da nanopartícula que imediatamente transfere a energia acumulada para o núcleo no qual a emissão de luz ocorre.

 Fotovoltáico em Plástico: as vantagens

Na verdade, a mesma equipe de pesquisa já vinha trabalhando em sistemas de plásticos capazes de transformar janelas normais, mas também muitos outros elementos arquitetônicos, em sistemas fotovoltáicos. 
De acordo com Hunter McDaniel da UbiQD no entanto, esta nova classe de dispositivos supera alguns dos principais obstáculos para a comercialização desta tecnologia. 
Em primeiro lugar, melhora a eficiência energética associada às formas clássicas, ou aquelas feitas a partir de células de silício, uma vez que estes novos painéis absorvem a luz de todo o espectro solar e ao mesmo tempo não reabsorvem toda sua luminescência.

"O fator estético é também de extrema importância", lembra Meinardi. " Uma solução de tecnologia para ser aceita não pode comprometer a qualidade de vida." 
É por isso que os painéis são essencialmente incolores. 
Desta forma, eles são facilmente integrados de forma invisível no contexto urbano, superando uma das maiores limitações para a utilização dessas soluções na construção civil, que é o impacto estético.

Além disso, há outro aspecto de não pequena importância, o novo vidro fotovoltáico desenvolvido pelo Los Alamos em colaboração com a equipe Bicocca também têm plena sustentabilidade ambiental. "Em vez de continuar trabalhando com o cristal semicondutor tradicional feito de metais pesados ​​como o cádmio ou chumbo - explica Meinardi - criamos nanopartículas formadas por ligas de vários elementos, conseguindo obter concentradores não-tóxicos, com extraordinária capacidade de absorver a luz o sol. "

Uma tecnologia para as cidades do futuro

Os pesquisadores acreditam que a tecnologia tem perspectivas de aplicações a curto e médio prazo. "Esta tecnologia é facilmente escalável para a indústria e pode ser usada em arquitetura verde e na construção sustentável", diz Sergio Brovelli, da equipe Bicocca. "Com estes novos nanomateriais, não só o telhado, mas todas as partes de um edifício podem se tornar geradores de energia solar, promovendo a auto-sustentabilidade."


Estima-se que, ao substituir as janelas tradicionais de um arranha-céus como o Shard em Londres, com estes novos elementos arquitetônicos inteligentes, seria possível gerar a energia necessária para a total auto-sustentabilidade de aproximadamente trezentos apartamentos. "Adicione a estes números a economia de energia resultante da redução do uso de condicionamento ambiental, graças à absorção de luz solar pelos concentradores solares que limitam o superaquecimento dos edifícios", conclui Brovelli. "Você terá uma tecnologia inovadora, potencialmente revolucionária, para a cidade auto-suficiente do futuro."
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