Célula noturna gera eletricidade da fria escuridão da noite
O resfriamento radiativo manda o calor para o frio do espaço por meio de ondas infravermelhas para as quais a atmosfera é transparente.
[Imagem: 10.1016/j.joule.2019.08.009]
Célula que gera energia à noite
Esse fenômeno termoelétrico, que essencialmente envia calor para o espaço sem gastar energia, já vem sendo explorado para criar aparelhos de ar-condicionado supereconômicos, uma espécie de refrigeração passiva que não consome eletricidade.
Agora o frio da noite - durante o dia o calor do Sol anula a maior parte do efeito - foi explorado para criar uma célula termoelétrica.
"O que é notável é que o dispositivo é capaz de gerar eletricidade à noite, quando as células solares não funcionam," destaca Aaswath Raman, da Universidade da Califórnia em Los Angeles. "Além da iluminação, acreditamos que essa poderia ser uma abordagem amplamente favorável à geração de energia adequada para locais remotos e em qualquer lugar onde a geração de energia durante a noite seja necessária".
Resfriamento radiativo
A célula noturna resolve as limitações da energia solar - que depende de baterias para manter um fornecimento de eletricidade 24 horas por dia - aproveitando o resfriamento radiativo, no qual uma superfície voltada para o céu passa seu calor para a atmosfera na forma de radiação térmica - por meio de um comprimento de onda para o qual a atmosfera é transparente - perdendo algum calor para o espaço e atingindo uma temperatura mais baixa que a do ar circundante.
Esse fenômeno explica como o gelo se forma na grama durante as noites mesmo com temperatura acima de zero, e o mesmo princípio pode ser usado para gerar eletricidade, aproveitando as diferenças de temperatura para produzir eletricidade usando um material termoelétrico, um material que produz uma corrente elétrica a partir de uma diferença de temperatura.
O dispositivo consiste em um invólucro de poliestireno coberto com uma película aluminizada, para minimizar a radiação térmica, e protegido por uma cobertura contra o vento transparente para o infravermelho. Ele foi posto em uma mesa um metro acima do nível do telhado, retirando calor do ar circundante e liberando-o para o céu noturno através de um emissor preto simples - um disco de alumínio pintado de preto.
É tudo muito simples e barato - mas funciona.
[Imagem: Aaswath Raman]
Energia quase de graça
Quando o módulo termoelétrico foi conectado a um conversor para elevação de tensão, a energia gerada foi suficiente para acender um LED branco. Medições mais cuidadosas revelaram que a célula gera até 25 miliwatts de energia por metro quadrado (mW/m2).
A energia gerada é pequena, mas a equipe só trabalhou com materiais básicos, comprados no comércio, o que torna o dispositivo inteiro muito barato. Eles acreditam poder aumentar a potência gerada em até 20 vezes (chegando a 0,5 mW/m2) trabalhando com materiais aprimorados, mas também disponíveis comercialmente.
"Nosso trabalho destaca as muitas oportunidades para a energia ainda por serem exploradas, aproveitando o frio do espaço sideral como recurso de energia renovável," disse Raman. "Acreditamos que isso forme a base de uma tecnologia complementar à energia solar. Embora a produção de energia será sempre substancialmente menor, ela pode operar em horas em que as células solares não podem".