A maneira como pensamos sobre energia solar está se transformando. Veja mais fotos de ciências verdes. © iStockphoto.com / narvikk Fontes de energia renováveis são um tema quente ultimamente e a energia solar pode ser a mais quente - literal e figurativamente. A energia solar é a energia fornecida pelos raios solares, e quando aproveitado, pode ser transformado em eletricidade e calor. É abundante, limpo e renovável.
Fabricantes e fornecedores de células solares acreditam fotovoltaico ( PV ) a tecnologia produzirá 15% da energia que os Estados Unidos consumirão em 2020 [fonte:Laboratório Nacional de Energia Renovável]. A popularidade da energia solar está crescendo em todo o mundo:no Japão, as residências geraram cerca de 80% do total de 1,9 milhão de quilowatts de energia solar produzida no ano fiscal encerrado em março de 2008. O Japão pretende aumentar sua produção de energia solar em 40% até 2030 [fonte:Hall]. Também em 2030, o Centro Nacional de Energia Fotovoltaica dos Estados Unidos (NCPV) estabeleceu a meta de usar energia solar para fornecer 10 por cento da energia do país durante os horários de pico de geração, além de fornecer energia solar para mercados estrangeiros [fonte:Malsch].
Parece bastante fácil - há bastante luz solar. Na verdade, o sol fornece à Terra energia solar suficiente em uma hora (4,3 x 1020 joules) para abastecer todas as nossas necessidades de energia por um ano (4,1 x 1020 joules) [fonte:Biello]. Mas o dilema ao longo dos anos tem sido como aproveitar essa energia solar e colocá-la em uso.
Painéis solares tradicionais, o tipo que você vê em telhados, são arranjos fotovoltaicos de silício cristalino - painéis solares compostos por um conjunto de células solares. Mais recentemente, a tecnologia solar de película fina se tornou a queridinha da indústria solar. As células solares de filme fino são feitas com CIGS (CuIn 1-x Ga x Se 2 ) tecnologia, e ao contrário dos painéis rígidos, eles são flexíveis e podem ser usados em outros lugares além dos telhados (em janelas, lados de edifícios, carros, computadores, etc.).
Pesquisadores da Australian National University (ANU) estão trabalhando em colaboração com a empresa solar Spark Solar Australia e a empresa finlandesa de materiais BraggOne Oy para transformar a forma como pensamos e usamos a energia solar nos próximos três anos. Acessível, abundante tecnologia solar chegará em breve para você.
Conteúdo
As tecnologias solares fotovoltaicas (PV) comerciais atuais dependem de células solares feitas de silício que foram revestidas com uma camada fina de nitrato de silício (o nitrato de silício funciona como um material anti-reflexo para aumentar a eficiência de coleta de luz solar da célula). Eles são caros de fabricar por dois motivos:eles usam plasma de hidrogênio para coletar a luz solar e são feitos no vácuo. As células PV de filme fino usam materiais mais baratos, mas são mais complexas de fazer - e apesar dos materiais mais baratos, a complexidade da produção equivale a um produto final mais caro.
Entre no projeto de material solar em spray. Os pesquisadores estão experimentando maneiras de mudar a forma como as células solares são fabricadas, e também como aumentar a eficiência da célula solar.
A primeira fase do projeto é um esforço para reduzir a complexidade do processo de fabricação e o alto custo associado. Seu novo método envolve a pulverização de painéis solares conforme eles rolam por uma correia transportadora durante a produção, primeiro com um filme de hidrogênio e depois um filme anti-reflexo.
As células solares são feitas de nanopartículas semicondutoras chamadas pontos quânticos . Esses pontos quânticos são misturados com um polímero condutor para fazer um plástico. Painéis solares spray-on compostos deste material podem ser fabricados para serem mais leves, mais forte, mais limpa e geralmente menos cara do que a maioria das outras células solares em produção hoje. Eles são as primeiras células solares capazes de coletar não apenas luz visível, mas ondas infravermelhas, também.
Fase dois do projeto ANU, em colaboração com a empresa solar alemã GP Solar, estudará formas de aumentar a eficiência das células. Os pesquisadores estão explorando como a superfície de uma célula solar (especificamente, sua rugosidade) afeta sua capacidade de coletar energia solar. Agora mesmo, a taxa de eficiência das células solares no mercado é de cerca de 15%. Por comparação, as primeiras células solares fabricadas na década de 1950 converteram menos de 4% da energia solar coletada em energia utilizável [fonte:National Renewable Energy Laboratory]. Os cientistas prevêem que podem aumentar essa taxa em cinco vezes os números atuais [fonte:Locgren].
A energia solar poderia eventualmente ser incorporada aos edifícios - não apenas aplicada no telhado. © iStockphoto.com / ooyoo Eficiência do painel solar, tecnologia de fabricação e engenharia de manufatura são importantes não apenas na indústria solar, mas para você, o consumidor. Nova tecnologia e materiais e produção baratos significam mais prático, aplicações diárias.
Atualmente, aplicações de painéis solares fotovoltaicos comerciais tradicionais e sistemas de energia solar estão fora do alcance para a maioria de nós, além de afixar painéis solares rígidos nos telhados de nossas casas. A tecnologia fotovoltaica é usada para alimentar espaçonaves, para levar eletricidade a aldeias remotas em países em desenvolvimento e para alimentar edifícios remotos (ou qualquer coisa que requeira eletricidade, realmente).
As tecnologias fotovoltaicas de filme fino estão no mercado há cerca de 15 anos e são a tecnologia solar com a qual a maioria de nós entrou em contato. Onde? Se você já usou uma calculadora movida a energia solar, você experimentou o poder das células solares de película fina. Sua natureza flexível permite que ele vá a lugares onde os painéis tradicionais não podem, inclusive em residências particulares e dispositivos eletrônicos, mas também é usado de maneiras semelhantes de produção de energia em edifícios e em locais remotos.
Painéis solares em spray serão vendidos como um filme de hidrogênio que pode ser aplicado como revestimento a materiais - potencialmente tudo, desde um pequeno dispositivo eletrônico até uma nova forma de alimentar a bateria de um carro elétrico. Semelhante à tecnologia solar de hoje, painéis spray-on podem ser incorporados nos próprios edifícios, não apenas telhados. Um dia você pode comprar roupas com filme solar tecido no tecido.
Não importa o quanto você gostaria de tecer material solar em sua camiseta ou cobrir sua casa com filme solar, você não pode. Ainda não existe fora do laboratório. Os testes do novo processo de fabricação de PV em spray estão em andamento na ANU e não estarão disponíveis comercialmente até o final de 2011.
Talvez o maior obstáculo de marketing, embora seja o que enfrenta a indústria solar como um todo:relação custo-benefício. A economia global atual tem todos, incluindo empresas de energia, apertando seus orçamentos. Investir em pesquisa de energia solar e novos sistemas de energia solar é caro, e despesas crescentes são uma barreira para a adoção de novas tecnologias.
Depois de ver uma taxa de crescimento anual do mercado de mais de 30 por cento em quatro anos, o mercado de painéis solares fotovoltaicos diminuiu drasticamente. Os especialistas do setor preveem que o crescimento se recuperará de 15 a 20% [fonte:Malsch]. E os cientistas que trabalham no projeto ANU esperam que, ao diminuir os custos de fabricação, a indústria de energia (e consumidores) não terá medo de investir em energia solar.
Com seu novo método de produção por spray, Os pesquisadores da ANU estimam que uma fábrica de produção de células solares de médio porte poderia economizar cerca de US $ 4 milhões - reduções de custos de fabricação que, por sua vez, poderiam reduzir os preços ao consumidor [fonte:Stohr]. O que significa que você pode se preparar para levar energia solar para sua casa.
Muito poderEmpresa australiana Spark Solar, em colaboração com o projeto de tecnologia solar em spray da Australian National University, planeja construir uma fábrica de células solares de US $ 70 milhões, onde fabricarão 19 milhões de células solares anualmente. Isso é o suficiente para alimentar 20, Além disso, mil casas exportam mais de US $ 400 milhões em energia solar [fonte:Evans].
