Gerador usa sombras para produzir eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica

O novo gerador de energia de efeito sombra usa o contraste na iluminação entre as áreas iluminadas e sombreadas para gerar eletricidade.
[Imagem: Royal Society of Chemistry]

Gerador de energia das sombras

As sombras são frequentemente associadas à escuridão e à incerteza, enquanto, ao menos no campo da energia, luz significa energia solar.

Mas, para Qian Zhang e seus colegas da Universidade Nacional de Cingapura, as sombras também podem significar energia limpa, verde e gratuita.

A equipe demonstrou uma maneira de aproveitar o efeito óptico tão comum para gerar eletricidade - uma "célula das sombras".

O dispositivo, batizado de "gerador de energia de efeito sombra", tira proveito do contraste na iluminação entre áreas iluminadas e sombreadas para gerar eletricidade.

"Em aplicações fotovoltaicas ou optoeletrônicas convencionais, em que uma fonte constante de luz é usada para alimentar dispositivos, a presença de sombras é indesejável, prejudicando o desempenho dos dispositivos. Neste trabalho, aproveitamos o contraste da iluminação causado pelas sombras como fonte indireta de energia.

"O contraste na iluminação induz uma diferença de tensão [elétrica] entre as seções sombreadas e iluminadas, resultando em uma corrente elétrica. Este novo conceito de captação de energia na presença de sombras não tem precedentes," explicou o professor Tan Swee Ching.

O gerador também funciona como sensor de objetos que passam por ele, lançando-lhe alguma sombra.
[Imagem: Qian Zhang et al. - 10.1039/d0ee00825g]

Gerador elétrico de efeito sombra

Cada célula de sombra consiste em uma fina película de ouro depositada em uma pastilha de silício. O painel todo é formado por um conjunto dessas células dispostas em um filme plástico flexível e transparente. Como a camada de ouro usada é extremamente fina, a equipe garante que esses painéis poderiam ser fabricados em escala industrial a um custo mais baixo do que um painel de células solares comerciais de silício.

"Quando toda a célula SEG [Shaddow-Effect Generator] está sob iluminação ou na sombra, a quantidade de eletricidade gerada é muito baixa ou nenhuma. Quando uma parte da célula SEG é iluminada, uma saída elétrica significativa é detectada. Nós também descobrimos que a área da superfície ideal para geração de eletricidade é quando metade da célula SEG está iluminada e a outra metade está na sombra, uma vez que isso fornece área suficiente para geração e coleta de carga, respectivamente," explicou o professor Andrew Wee.

Com base em experimentos de laboratório, um painel SEG formado por quatro células mostrou-se duas vezes mais eficiente do que a mesma quantidade de células solares comerciais de silício - desde que o painel fique constantemente sob efeito do mesmo diferencial de sombras - a energia coletada (1,2V) em condições de iluminação interna seria suficiente para alimentar um relógio digital.

Além disso, a equipe também verificou que o gerador elétrico de efeito sombra pode servir como um sensor autoalimentado para monitorar objetos em movimento: Quando um objeto passa pelo painel, ele lhe lança uma sombra intermitente, induzindo uma corrente variável que registra a presença e o movimento do objeto.

Na próxima fase da pesquisa, a equipe pretende experimentar outros materiais na tentativa de substituir o ouro, para reduzir ainda mais o custo das células SEG.

Bibliografia:

Artigo: Energy harvesting from shadow-effect
Autores: Qian Zhang, Qijie Liang, Dilip Krishna Nandakumar, Sai Kishore Ravi, Hao Qu, Lakshmi Suresh, Xueping Zhang, Yaoxin Zhang, Lin Yang, Andrew Thye Shen Wee, Swee Ching Tan
Revista: Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/d0ee00825g