Cientistas da Universidade de Stanford demonstraram pela primeira vez que o calor do sol e o frio do espaço sideral podem ser coletados simultaneamente com um único dispositivo. Sua pesquisa, publicado em 8 de novembro na revista Joule , sugere que os dispositivos para coletar energia solar e espacial não competirão por espaço terrestre e podem realmente ajudar um ao outro a funcionar de maneira mais eficiente.

A energia renovável é cada vez mais popular como uma alternativa econômica e eficiente aos combustíveis fósseis, com a energia solar no topo das paradas como a favorita em todo o mundo. Mas há outra fonte de energia poderosa no alto que pode realizar a função oposta - o espaço sideral.

"É amplamente reconhecido que o sol é uma fonte de calor perfeita que a natureza oferece aos seres humanos na Terra, "diz Zhen Chen, o primeiro autor do estudo, que é um ex-associado de pesquisa de pós-doutorado em Stanford no grupo de Shanhui Fan e atualmente é professor na Southeast University of China. "É menos amplamente reconhecido que a natureza também oferece aos seres humanos o espaço exterior como um dissipador de calor perfeito."

Os objetos emitem calor como radiação infravermelha - uma forma de luz invisível ao olho humano. A maior parte dessa radiação é refletida de volta para a Terra por partículas na atmosfera, mas parte dele escapa para o espaço, permitindo que superfícies que emitem radiação suficiente dentro da faixa do infravermelho caiam abaixo da temperatura de seus arredores. A tecnologia de resfriamento radiativo reflete grandes quantidades de luz infravermelha, fornecendo uma alternativa de ar condicionado que não emite gases de efeito estufa. Também pode ajudar a melhorar a eficiência da célula solar, o que diminui as células solares mais quentes se tornam - se apenas as duas tecnologias podem coexistir pacificamente em um telhado.

Chen e seus colegas desenvolveram um dispositivo que combina resfriamento radiativo com tecnologia de absorção solar. O dispositivo consiste em um absorvedor solar de germânio em cima de um refrigerador radiativo com nitreto de silício, silício, e camadas de alumínio fechadas em um vácuo para minimizar a perda de calor indesejada. Tanto o absorvedor solar quanto a atmosfera são transparentes na faixa do infravermelho médio de 8-13 mícrons, oferecendo um canal para a radiação infravermelha do refrigerador radiativo passar para o espaço sideral. A equipe demonstrou que o dispositivo combinado pode fornecer simultaneamente 24 ° C em aquecimento solar e 29 ° C em resfriamento radiativo, com o absorvedor solar melhorando o desempenho do refrigerador radiativo ao bloquear o calor do sol.

"Em um telhado, imaginamos que uma célula fotovoltaica pode fornecer eletricidade enquanto o refrigerador radiativo pode resfriar a casa nos dias quentes de verão, "diz Chen.

Embora essa tecnologia pareça promissora, Chen acredita que ainda há muito trabalho a ser feito antes que ele possa ser ampliado para uso comercial. Embora o vácuo que envolve o dispositivo possa ser aumentado com relativa facilidade, a janela infravermelha transparente feita de seleneto de zinco ainda é muito cara, e o absorvedor solar e o refrigerador radiativo também podem ser projetados com materiais de alto desempenho mais baratos. Chen acha que também é importante testar o uso de células fotovoltaicas no lugar de um absorvedor solar - uma ideia que ainda não foi demonstrada. Mas, apesar de todos esses desafios práticos, a equipe acredita que esta pesquisa demonstra que a energia renovável tem ainda mais potencial de telhado do que se pensava anteriormente.

"Acho que esta tecnologia pode revolucionar a atual tecnologia de células solares, "diz Chen." Se nosso conceito for demonstrado e ampliado, a futura célula solar terá duas funções em uma:eletricidade e refrigeração. "