[Imagem: Pramit Ghosh et al. - 10.1016/j.xcrp.2024.101876]
Resfriamento radiativo
Quando ainda estudava na Universidade de Stanford, nos EUA, Linxiao Zhu fez parte da equipe responsável pela primeira demonstração da tecnologia de resfriamento passivo, que irradia calor para o espaço, há quase 10 anos.
Desde então, o pesquisador - e várias outras equipes ao redor do mundo - vem trabalhando no conceito, que recentemente culminou em uma célula solar que gera eletricidade e ainda manda o calor do Sol para o espaço ao mesmo tempo, o que aumenta muito sua eficiência. Agora na Universidade Estadual da Pensilvânia, ele fez mais uma demonstração desses painéis duplos, que tiram proveito da energia do Sol e do frio do espaço simultaneamente, mostrando que o conceito supera significativamente as células solares operando sozinhas.
O resfriamento radiativo passivo, ou refrigeração passiva, funciona enviando luz infravermelha - essencialmente calor - diretamente para o espaço sideral instantaneamente, sem aquecer o ar circundante, uma vez que a atmosfera terrestre é transparente para os comprimentos de onda usados para isso.
"No resfriamento radiativo, a luz infravermelha irradia de um pedaço de vidro transparente com baixo teor de ferro," explicou Zhu. "A luz reflete no vidro, passa pela atmosfera sem aquecer o ar circundante e vai até o espaço sideral, que chamamos de universo frio."
Este processo, por sua vez, resfria a superfície do vidro, e essa capacidade de resfriamento pode então ser direcionada para um objeto, como dentro de um prédio, de uma geladeira ou para um painel solar. A grande vantagem é que tudo funciona em um esquema 24/7, dia e noite, fornecendo refrigeração não apenas sem gastar eletricidade, mas fornecendo eletricidade.
Energia solar + universo frio
Nesta nova demonstração, os pesquisadores posicionaram um painel solar embaixo do refrigerador radiativo, de modo que o calor seja refletido e, durante o dia, a luz solar passe pelo refrigerador radiativo, que é transparente para a luz visível, e seja absorvida pelo painel solar para gerar eletricidade.
O sistema foi testado durante o verão no telhado do laboratório, e os resultados mostraram que o benefício combinado da geração de eletricidade e do arrefecimento do sistema de colheita dupla pode superar a economia de eletricidade de uma célula solar sozinha em até 30%. O refrigerador radiativo ficou em média 5,1 °C abaixo da temperatura do ar ambiente, resfriando as células solares e, com isto, elevando sua eficiência. E, à noite, o resfriamento podeO sistema foi testado durante o verão no telhado do laboratório, e os resultados mostraram que o benefício combinado da geração de eletricidade e do arrefecimento do sistema de colheita dupla pode superar a economia de eletricidade de uma célula solar sozinha em até 30%. O refrigerador radiativo ficou em média 5,1 °C abaixo da temperatura do ar ambiente, resfriando as células solares e, com isto, elevando sua eficiência. E, à noite, o resfriamento pode continuar sendo aproveitado.
Em outras palavras, colher os recursos do calor do Sol e do universo frio em conjunto excede o desempenho de usar qualquer uma das tecnologias individualmente. E com uma vantagem adicional: Como as duas unidades colhedoras de energia estão empilhadas, elas ocupam um espaço mínimo no telhado ou no solo.
"Com base nesses resultados experimentais, o uso conjunto das duas colheitadeiras tem o potencial de superar significativamente o desempenho de uma célula solar simples, que é uma tecnologia chave de energia renovável," disse Zhu.
