Salvar a Criação apostando em energias renováveis

Foi apresentado o relatório final sobre o Estado do Clima Global em 2020. Um relatório que antecipa a Cúpula sobre o Clima convocada pelo Presidente dos Estados Unidos por ocasião do Dia da Terra.

Vatican News

De acordo com a Organização Meteorológica Mundial, a década 2011-2020 será lembrada como a mais quente já registrada, com os seis anos mais quentes começando em 2015. De fato, o calor dos mares está em níveis recordes e mais de 80% do oceano global sofreu uma onda de calor marinho durante 2020, com repercussões generalizadas nos ecossistemas marinhos, que já sofrem de águas mais ácidas devido à absorção de dióxido de carbono, CO2. Estes são alguns dos dados presentes no relatório final sobre a Situação do Clima Global em 2020, apresentado na segunda feira (19/04) em uma coletiva de imprensa conjunta do Secretário Geral das Nações Unidas Antonio Guterres e do Secretário Geral da Organização Meteorológica Mundial (OMM) Petteri Taalas, na versão atualizada, após a versão provisória publicada em dezembro passado.

A pandemia não freou mudanças climáticas

O aquecimento foi observado no ano passado, mesmo com o resfriamento devido ao fenômeno climático do La Niña. O estudo compilado pela OMM e parcerias aponta condições climáticas extremas que aliadas à Covid-19 foram um golpe duplo para milhões de pessoas no período. A desaceleração econômica devido à pandemia não chegou a frear os fatores que impulsionam a mudança climática e os impactos de sua aceleração. A análise envolveu indicadores do sistema climático, tais como concentrações de gases de efeito estufa, aumento da temperatura terrestre e do oceano, nível do mar, derretimento do gelo e recuo das geleiras e condições climáticas extremas.

Covid e ambiente

"Este relatório nada mais faz do que certificar o fato de que ainda estamos no caminho errado - explica Andrea Masullo, diretor científico da Associação Greenaccord - já faz alguns anos desde que as concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera, que é o elemento que impulsiona a mudança climática, ultrapassaram em abundância 400 partes por milhão e lembremos que há trinta anos eram 355 partes por milhão.

Mudar modelos de desenvolvimento

"Quando a economia mundial recomeçar - continua Masullo - se não mudarmos de direção, logo nos encontraremos em uma situação pior do que a que deixamos". Se não colocarmos o bem-estar do homem de volta ao centro, mudando os objetivos do modelo de desenvolvimento e das fontes de energia, só corremos o risco de tornar uma situação já grave ainda pior e irreparável".

A contribuição dos governos

A contribuição dos governos torna-se fundamental, para poder alcançar o objetivo de emissões zero até 2050. "Os governos - sublinha o diretor científico da Greenaccord - devem rever globalmente as estratégias de desenvolvimento, os modos de transporte e o uso de energia, evitando um sistema consumista, pois isso significa utilizar todos os recursos de forma destrutiva, até que eles não estejam mais disponíveis.

Indicações do Papa

Devemos também tomar iniciativas a partir dos repetidos convites do Papa Francisco e das indicações da Laudato si’, de passar para uma economia circular dentro de ciclos naturais e recursos renováveis de tal forma que tudo se torne reutilizável novamente. Este é o grande desafio: tentar enxertar fontes renováveis em um sistema baseado no consumo, voltar a colocar o bem-estar do homem no centro da ação econômica e não o consumo de bens e o enriquecimento pessoal que não leva em conta o dano porque não o calcula".

Drone movido a energia solar e células de hidrogênio é capaz de voar por 24h

O Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos (US Naval Research Laboratory) está prestes a finalizar o projeto do drone Hybrid Tiger, uma aeronave não-tripulada com motor híbrido movido a energia solar e células de hidrogênio. Os testes mais recentes desse aparelho, feitos em novembro, revelaram que ele é capaz de voar por até 24 horas, tornando-se muito útil para operações militares táticas.

O Hybrid Tiger é alimentado por um tanque de combustível de hidrogênio de alta pressão e sistema de célula de combustível durante a noite e painéis solares fotovoltaicos de alta eficiência durante o dia. Isso explica sua alta eficiência energética e autonomia elevada — mas que ainda pode melhorar, já que os testes foram feitos em condições extremamente negativas.

“O voo foi um teste de desempenho nas piores condições: temperaturas caindo abaixo de zero, ventos soprando a 37km/h e relativamente pouca energia solar quando nos aproximamos do solstício de 21 de dezembro”, disse Richard Stroman, engenheiro mecânico da Divisão de Química do Laboratório de Pesquisa Naval.

Imagem: Exército dos Estados Unidos

Como o Hybrid Tiger teve um bom desempenho em más condições, os engenheiros do laboratório esperam que ele possa voar por mais de dois dias continuamente com clima e luz solar melhores, algo que deve ser realizado no auge da primavera no hemisfério norte.

Comandos autônomos por meio de algorítmos

Além de poder ser controlado a distância, o Hybrid Tiger também reúne tecnologias para condução autônoma. Segundo o laboratório, os pesquisadores estão desenvolvendo algorítimos de gerenciamento de energia que variam os modos operacionais do drone e geram uma estratégia de navegação com base em previsões do tempo e oportunidades observadas localmente para a captação de energia.

Um exemplo dado pelos desenvolvedores aborda quando o Hybrid Tiger quer ganhar altitude. Para isso, seus sistemas buscam correntes ascendentes térmicas, quando disponíveis, de modo a combinar várias fontes de energia com diferentes vantagens para alcançar a resistência extrema.

O Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos não informou se pretende levar esse drone a níveis comerciais de produção e desenvolvimento.

Fonte: Flight Global, Military Leak

Lixo eletrônico pode virar bateria para veículos elétricos

A fabricação cada vez maior de veículos elétricos levanta uma questão importante: até que ponto é possível produzir baterias de maneira sustentável para manter toda essa frota funcionando? De onde virá o metal que hoje está presente na maioria das células de energia? A resposta pode estar no lixo.

Dois empresários de Minneapolis, nos EUA, querem extrair cobalto, cobre e níquel que geralmente são encontrados em resíduos industriais. Segundo eles, a maioria desses resíduos é exportada para outros países como a China.

“Não produzimos a maior parte dos materiais que estão em nossas baterias, então se pudermos comprá-los uma única vez e mantê-los aqui, isso criaria uma grande vantagem econômica para todos nós”, disse um dos responsáveis pela pesquisa, Jeff Spangenberger.

Mercado valioso

A Bergmann e Lentz, de Minneapolis, começou uma parceria com a National Research, de Michigan, para aprimorar o processo de recuperação de metais valiosos que não são reutilizados pela indústria.

"Aqui nos EUA, pelo menos, não parece haver ninguém explorando esses resíduos com a abordagem certa para reaproveitar metais valiosos. Quanto mais procuramos, mais descobrimos", disse um dos empresários que também é geólogo, Brian Lentz.

Metais valiosos presentes em dispositivos eletrônicos são descartados 

(Imagem: Reprodução/ONU)

Além de reaproveitar o metal encontrado no lixo industrial, os empresários investem pesado em dois projetos de mineração economicamente sustentáveis para suprir a carência do mercado americano em matérias-primas usadas na produção de baterias de veículos elétricos. Segundo um relatório do Departamento de Energia dos EUA, 60% do cobalto mundial vem do Congo e 80% são processados na China.

Centros de reciclagem

Enquanto o projeto ambicioso de usar material encontrado no lixo para produzir baterias não sai do papel, iniciativas de reciclagem ganham força para evitar o desperdício e a escassez de matéria-prima.

O Laboratório Nacional Argonne, que fica em Lemont, Illinois, criou um centro de reciclagem que desenvolve novos métodos para o reaproveitamento de baterias, além de incentivar pesquisas para aprimorar a tecnologia envolvida na produção de células de energia.

A ideia é criar mecanismos que garantam o total reaproveitamento do material que seria descartado. Boa parte dos componentes que fazem parte de uma bateria podem ser reciclados e utilizados em outros setores da indústria, como plásticos, polímeros e metais pesados.

Para se ter uma ideia, um telefone celular pode reunir até 40 elementos da tabela periódica. Cerca de 20% do peso destes aparelhos é metal, especialmente cobre.

20% do peso do seu celular vem de metais como o cobre 

(Imagem: Reprodução/Envato)

Mercado brasileiro

Na latinha de alumínio o Brasil é campeão mundial de reciclagem com 97% delas recolhidas e transformadas em novas embalagens. Mas com outros metais valiosos, a reciclagem ainda engatinha por aqui.

De acordo com o estudo Global E-Waste Monitor, realizado pela Organização das Nações Unidas (ONU), o Brasil é o maior produtor de lixo eletrônico da América Latina — e 7º maior do mundo. Anualmente, o país produz 1,5 mil toneladas de lixo eletrônico, e apenas 3% de todo esse montante tem um descarte adequado.

Brasil é o maior produtor de lixo eletrônico da América Latina 

(Imagem: Reprodução/Unsplash)

São milhares de toneladas de cobre, níquel, cobalto, lítio e até ouro que poderiam retornar à indústria, mas permanecem nos aterros sanitários.

Ainda falta tecnologia e uma legislação mais moderna para que garimpar o lixo em busca de matéria-prima seja um negócio lucrativo para a economia e para o meio ambiente.

Qual destino você dá para o lixo eletrônico? Comente.

Como o investimento público criou o mercado mundial de painéis de energia solar

Por Paulo Gala

“Em muitos lugares, os painéis solares são de longe a forma mais barata de produzir eletricidade”, disse Paulo Gala (Imagem: Unsplash/@publicpowerorg)

Em 2020, 132 bilhões de watts de nova capacidade de geração solar foram instalados em todo o mundo. Em muitos lugares, os painéis solares são de longe a forma mais barata de produzir eletricidade.

Essa transformação não foi simplesmente provocada por um avanço tecnológico na maneira como os fótons que chegam do Sol entregam energia aos elétrons que esperam nos painéis. Foi o resultado de grandes demandas militares e da NASA nos EUA dos anos 60. E mais recentemente de uma mudança decisiva na política de subsídios do governo alemão que coincidiu com a China se tornando a força dominante na manufatura global.

Ainda nos anos 60, a perspectiva de contratos governamentais encorajou diversas empresas de eletrônica nos EUA a experimentar o mercado solar. Entre eles estão o fabricante de rádio e televisão RCA e as empresas de semicondutores, como a Texas Instruments.

Universidades e institutos de pesquisa investiram em energia solar, em escala modesta. O mercado de energia solar nos Estados Unidos, entretanto, era ainda pequeno. O mercado primário era alimentado por satélites. Em 1964, a NASA lançou o primeiro satélite Nimbus alimentado por um painel fotovoltaico. O Exército americana abordava empresas para obter ajuda com a filtragem de luz para sistemas de orientação de mísseis. A Força Aérea procurava tecnologias para fazer espaçonaves movidas a células solares. A demanda do setor público garantiu o desenvolvimento do mercado de painéis solares a partir das descobertas feitas na Bell Labs.

Em 1954, a AT&T/Bell Labs anunciou um dispositivo que forneceria eletricidade constantemente, sem necessidade de recarga, sempre que fosse iluminado. A origem dessa bateria solar está em uma descoberta feita 14 anos antes.

Em 23 de fevereiro de 1940, Russel Ohl, um pesquisador da Bell Labs, iluminou um estranho bastão de silício que estava investigando. Uma corrente imediatamente começou a fluir entre os eletrodos presos às pontas da haste. O comportamento elétrico estranho da haste foi comprovadamente ligado à luz. Que a luz poderia impulsionar correntes em alguns materiais já se sabia desde o século 19. O que distinguiu a observação de Ohl foi que na Bell Labs ele e seus colegas tinham as ferramentas certas, físicas e conceituais, para entender como estava acontecendo e como melhorar sua eficiência.

A Bell Labs não queria fazer painéis fotovoltaicos; queria fazer aspiradores e outras parafernálias das quais dependiam os negócios da AT&T mais eficientes.

Em 1947, colegas de Ohl surgiram com um dispositivo que poderia ser manipulado com um campo elétrico, criando uma chave liga/desliga: o transistor. Os transistores se tornaram a base de um novo e barato circuito eletrônico. A tecnologia que amontoou muitos desses transistores em um único pedaço de semicondutor acabou por gerar o chip de silício.

Em 2000, havia quase um gigawatt (1 bilhão de watts, ou 1gw) de capacidade fotovoltaica instalada em todo o mundo, grande parte dela em telhados japoneses graças a um programa de subsídios voltado para a indústria de semicondutores do país. O preço por watt gerado pelos painéis já era inferior a um décimo do que tinha sido na década de 1970.

Foi nesse contexto que os sociais-democratas e os verdes da Alemanha montaram um enorme programa de subsídios púbicos para encorajar o uso de energia solar. Esse movimento terminou de consolidar de vez a indústria de painéis solares no mundo (hoje produzidos na China)!

Hidrogênio verde: os 6 países que lideram a produção do 'combustível do futuro'

O hidrogênio (H2) é o elemento mais abundante do universo e pode ser a chave para 'descarbonizar' o planeta.

Os cientistas deixaram claro: se quisermos evitar os piores impactos das mudanças climáticas, devemos encontrar uma maneira de impedir que as temperaturas globais continuem subindo.

O desafio é imenso. As temperaturas já estão 1°C acima dos níveis pré-industriais e, de acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, na sigla em inglês), uma alta adicional de apenas 0,5 °C é suficiente para que os efeitos sejam devastadores.

Diante deste cenário, muitos países estão buscando urgentemente formas de suprir suas demandas energéticas sem continuar prejudicando o meio ambiente.

Uma das soluções que algumas nações estão desenvolvendo é o hidrogênio verde, também conhecido como hidrogênio renovável.

Recentemente, o fundador da Microsoft, Bill Gates — que lançou um livro intitulado Como evitar um desastre climático —, classificou esse combustível como a melhor inovação dos últimos tempos para combater o efeito estufa.

"Não sei se vamos conseguir (produzir hidrogênio verde a um preço acessível), mas, se conseguirmos, isso resolveria muitos problemas", disse ele no podcast Armchair Expert.

"Me anima que se fale muito sobre como alcançar isso. Isso não acontecia há três ou quatro anos", acrescentou.

O que é hidrogênio verde?

O hidrogênio é o elemento químico mais abundante do universo. As estrelas, como o nosso Sol, são formadas principalmente por esse gás, que também pode assumir o estado líquido.

O hidrogênio é muito poderoso: tem três vezes mais energia do que a gasolina.

Mas, ao contrário dela, é uma fonte de energia limpa, uma vez que só libera água (H2O), na forma de vapor, e não produz dióxido de carbono (CO2).

O hidrogênio tem três vezes mais energia do que a gasolina e não libera gases poluentes

No entanto, embora existam há muitos anos tecnologias que permitem usar o hidrogênio como combustível, há várias razões pelas quais até agora ele só foi usado em ocasiões especiais (como para impulsionar as espaçonaves da Nasa, a agência espacial americana).

Uma delas é que é considerado perigoso por ser altamente inflamável — por isso, transportá-lo e armazená-lo com segurança é um grande desafio.

Mas um obstáculo ainda maior tem a ver com as dificuldades para produzi-lo.

Na Terra, o hidrogênio só existe em combinação com outros elementos. Ele está na água, junto ao oxigênio, e se combina com o carbono para formar hidrocarbonetos, como gás, carvão e petróleo. Portanto, o hidrogênio precisa ser separado de outras moléculas para ser usado como combustível.

E conseguir isso requer grandes quantidades de energia, além de ser muito caro.

Até agora, os hidrocarbonetos eram usados ​​para gerar essa energia, então a produção de hidrogênio continuava a poluir o meio ambiente com CO2.

Há alguns anos, contudo, o hidrogênio começou a ser produzido a partir de energias renováveis, ​​como solar e eólica, por meio de um processo chamado eletrólise.

A eletrólise usa uma corrente elétrica para dividir a água em hidrogênio e oxigênio em um dispositivo chamado eletrolisador.

O resultado é o chamado hidrogênio verde, que é 100% sustentável, mas muito mais caro de se produzir do que o hidrogênio tradicional.

No entanto, muitos acreditam que ele pode oferecer uma solução ecológica para algumas das indústrias mais poluentes, incluindo a de transportes, química, siderúrgica e de geração de energia.

O hidrogênio verde pode transformar o setor de transportes e outras indústrias poluentes

Uma aposta para o futuro

Atualmente, 99% do hidrogênio usado como combustível é produzido a partir de fontes não-renováveis.

E menos de 0,1% é produzido por meio da eletrólise da água, de acordo com a Agência Internacional de Energia.

No entanto, muitos especialistas em energia preveem que isso mudará em breve.

As pressões para reduzir a poluição ambiental têm levado uma série de países e empresas a apostar nesta nova forma de energia limpa, que muitos acreditam ser essencial para "descarbonizar" o planeta.

Companhias de petróleo como Repsol, BP e Shell estão entre as que lançaram projetos de hidrogênio verde.

E vários países anunciaram planos de produção nacional deste combustível renovável.

Isso inclui a União Europeia (UE) que, em meados de 2020, se comprometeu a investir US$ 430 bilhões em hidrogênio verde até 2030.

A intenção da UE é instalar eletrolisadores de hidrogênio renovável de 40 gigawatts (GW) na próxima década, para alcançar sua meta de ter impacto neutro no clima até 2050.

Por sua vez, o novo presidente dos Estados Unidos, Joe Biden, prometeu em seu plano energético que vai garantir "que o mercado possa ter acesso ao hidrogênio verde ao mesmo custo do hidrogênio convencional em uma década, proporcionando uma nova fonte de combustível limpo para algumas centrais elétricas existentes. "

Joe Biden prometeu tentar reduzir o preço do hidrogênio verde

Queda de preços

No fim de 2020, sete empresas internacionais que desenvolvem projetos de hidrogênio verde lançaram a iniciativa Green Hydrogen Catapult (Catapulta de Hidrogênio Verde), como parte da campanha Race to Zero (Corrida por Zero Emissões) da Convenção das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas.

Esta coalizão global — formada pelo grupo saudita de energia limpa ACWA Power, a desenvolvedora australiana CWP Renewables, a fabricante chinesa de turbinas eólicas Envision, as gigantes europeias de energia Iberdrola e Ørsted, o grupo de gás italiano Snam e a produtora norueguesa de fertilizantes Yara — quer que a indústria seja multiplicada por 50 nos próximos seis anos.

E também pretende reduzir o custo atual do hidrogênio renovável pela metade, para menos de US$ 2 por quilo.

Um relatório publicado em agosto de 2020 pela consultoria de energia Wood Mackenzie sugere que eles estão no caminho certo: o documento estima que os custos cairão até 64% na próxima década.

Enquanto isso, o banco de investimento Goldman Sachs estimou em setembro do ano passado que o mercado de hidrogênio verde ultrapassará US$ 11 trilhões em 2050.

Os países líderes

Todo esse otimismo em torno do que a revista Forbes chamou de "a energia do futuro" está relacionado a uma série de megaprojetos que estão sendo planejados ao redor do mundo.

Essas obras — que já foram anunciadas, mas na maioria dos casos estão em fase de planejamento — representariam uma grande expansão do mercado de hidrogênio verde, ampliando a capacidade atual de cerca de 80 GW para mais de 140 GW.

A seguir, confira quais são os seis países que estão desenvolvendo os maiores projetos de produção de hidrogênio verde.

A Austrália planeja aproveitar seus vastos recursos de energia renovável para produzir hidrogênio verde

Austrália

O maior país da Oceania lidera os planos de produção deste novo combustível limpo com propostas para a construção de 5 megaprojetos em seu território, graças aos seus vastos recursos energéticos renováveis, especialmente energia eólica e solar.

O maior projeto — do país e do mundo — é o Asian Renewable Energy Hub, em Pilbara, na Austrália Ocidental, onde está prevista a construção de uma série de eletrolisadores com capacidade total de 14 GW.

A previsão é de que o projeto de US$ 36 bilhões esteja pronto até 2027-28.

Os outros quatro projetos — dois na Austrália Ocidental e dois em Queensland, no leste — ainda estão na fase de planejamento inicial, mas acrescentariam outros 13,1 GW se aprovados.

Por tudo isso, alguns estão chamando a Austrália de "a Arábia Saudita do hidrogênio verde".

Holanda

A petrolífera anglo-holandesa Shell lidera junto a outros desenvolvedores o projeto NortH2 no Porto do Ems, no norte da Holanda, que prevê a construção de pelo menos 10 GW de eletrolisadores.

A meta é ter 1GW até 2027 e 4GW até 2030, utilizando a energia eólica offshore.

O estudo de viabilidade do projeto, cujo custo não foi divulgado, será concluído em meados deste ano.

A ideia é utilizar o hidrogênio gerado para abastecer a indústria pesada tanto na Holanda quanto na Alemanha.

Alemanha

Os alemães também têm seus próprios projetos de hidrogênio verde em território nacional. O maior é o AquaVentus, na pequena ilha de Heligoland, no Mar do Norte.

O plano é construir ali 10 GW de capacidade até 2035.

Um consórcio de 27 empresas, instituições de pesquisa e organizações — incluindo a Shell — está promovendo o projeto, que usará os fortes ventos da região como fonte de energia.

Um segundo projeto menor está sendo planejado em Rostock, na costa norte da Alemanha, onde um consórcio liderado pela empresa de energia local RWE pretende construir mais 1 GW de energia verde.

A China é o principal produtor mundial de hidrogênio, mas a partir de fontes poluentes. Agora, planeja se aventurar no mercado de H2 renovável

China

O gigante asiático é o maior produtor mundial de hidrogênio, mas até agora usou hidrocarbonetos para gerar quase toda essa energia.

No entanto, o país está dando agora os primeiros passos no mercado de hidrogênio verde com a construção de um megaprojeto na Mongólia Interior (região autônoma da China), no norte do país.

O projeto é liderado pela concessionária estatal Beijing Jingneng, que investirá US$ 3 bilhões para gerar 5 GW a partir de energia eólica e solar.

A previsão é que o projeto fique pronto ainda neste ano.

Arábia Saudita

O país árabe com as maiores reservas de petróleo também planeja entrar no mercado de hidrogênio verde, com o projeto Helios Green Fuels.

Ele será baseado na "cidade inteligente" futurística de Neom, às margens do Mar Vermelho, na província de Tabuk, no noroeste do país.

A previsão é de que o projeto de US$ 5 bilhões instale 4 GW de eletrolisadores até 2025.

O Chile planeja aproveitar seus recursos naturais para produzir hidrogênio verde

Chile

O país sul-americano, considerado uma das mecas da energia solar, foi o primeiro da região a apresentar uma "Estratégia Nacional de Hidrogênio Verde" em novembro de 2020.

É também a única nação latino-americana com dois projetos em desenvolvimento: o HyEx, da empresa francesa de energia Engie e da empresa chilena de serviços de mineração Enaex; e o Highly Innovative Fuels (HIF), da AME, Enap, Enel Green Power, Porsche e Siemens Energy.

O primeiro, com sede em Antofagasta, no norte do Chile, usará energia solar para abastecer eletrolisadores de 1,6 GW. E o hidrogênio verde gerado será usado na mineração.

Um teste piloto inicial planeja instalar 16 MW até 2024.

O projeto HIF, no extremo oposto do Chile, na Região de Magalhães e da Antártida Chilena, usará energia eólica para gerar combustíveis à base de hidrogênio.

Segundo informações da empresa AME, "o projeto piloto utilizará um eletrolisador de 1,25 MW e nas fases comerciais será superior a 1 GW".

O ministro da Energia do Chile, Juan Carlos Jobet, destacou que o país não busca apenas gerar hidrogênio verde para cumprir sua meta de atingir a neutralidade de carbono até 2050, mas também deseja exportar esse combustível limpo no futuro.

"Se fizermos as coisas direito, a indústria do hidrogênio verde no Chile pode ser tão importante quanto a mineração, a silvicultura ou como o salmão já foi", disse ele à revista Electricidad.

Carregando vantagens para o setor de energia solar, pacote de alívio econômico de US$ 900 bilhões é aprovado pelo governo dos EUA

Segundo especialista, a atitude se caracteriza como um desenvolvimento positivo para o avanço da energia renovável no país.

Incluindo vantagens para o setor de energia solar, um pacote de alívio econômico de US$ 900 bilhões foi aprovado pelo governo dos EUA. Ratificada pelo presidente Donald Trump, a legislação espera um aumento de dois anos para o programa de crédito para investimentos em energia solar (ITC, na sigla em inglês) e para os fundos adicionais direcionados à pesquisa e ao desenvolvimento, englobando não só uma maior facilidade para o acesso aos territórios do governo federal com o objetivo de utilizá-los para propostas de energia renovável, mas também a redução de custos mais graves para instalações de energia distribuída.

Seguindo essa legislação, o ITC irá se manter em 26% para projetos fotovoltaicos, os quais terão suas construções iniciadas em 2021 e 2022. Em 2023, será reduzido a 22% e, em 2024, alcançará os 10% para projetos comerciais e irá zerar para propostas residenciais. Com prazo legal terminando em 1º de janeiro de 2026, as empresas que começarem a construção dos projetos em 2021 contarão com um prazo de quatro anos para se aproveitar do crédito, destinando-os às operações.

“Nos próximos anos, teremos a oportunidade de construir uma economia mais forte, resistente e justa, e essa ação do Congresso é um passo inicial oportuno”, afirmou Abigail Ross Hopper, CEO da Associação das Indústrias de Energia Solar dos EUA (SEIA), qualificando a medida como um desenvolvimento positivo para o avanço da energia renovável no país.

“A SEIA continuará a defender políticas que incentivem fontes renováveis e tratem da crise climática de forma a assegurar a justiça ambiental. Nós trabalharemos para que os benefícios do ITC fiquem disponíveis na forma de pagamento direto, para impulsionar o crescimento solar. Nós também precisamos criar uma política adequada de infraestrutura e garantir fundos que apoiam programas como o SolarAPP, que emite licenças para projetos fotovoltaicos de forma digital”, pontuou Hopper.

De acordo com uma pesquisa recentemente elaborada pela consultoria Wood Mackenzie e pela SEIA, é previsto que, em 2020, os EUA alcancem um crescimento de 43% em nova capacidade instalada de energia solar, ao passo que o setor se recompõe dos reflexos negativos gerados pela pandemia do novo coronavírus.

Segundo o estudo, esse aumento simboliza um recorde de 19 GW em nova capacidade instalada de energia solar no ano, carregando uma segurança quanto ao setor de geração centralizada que, após meses de incertezas, vem se reestruturando.

O segmento de usinas de grandes dimensões protagonizou o impulsionamento das instalações no período, adicionando 2.7 GW de capacidade, representando 70% do total de 3.8 GW. No segundo trimestre, o mercado residencial passou pelos maiores choques provocados pela pandemia, com instalações sofrendo uma queda para 617 MW. Apesar desse fator, sua recuperação foi parcialmente rápida, já que, no terceiro trimestre, houve um incremento sequencial de 14% devido aos 738 MW adicionados. Entretanto, esses números ainda se encontram abaixo dos valores registrados antes da pandemia.

Aparelho resfria o ar e aquece água - ao mesmo tempo e sem gastar eletricidade

Este aparelho simples faz o que os pesquisadores chamam de "mágica do gelo e do fogo".

[Imagem: University at Buffalo]

Ar-condicionado e aquecimento sem gastar energia

Com a melhoria dos materiais, tem crescido o interesse na refrigeração passiva, ou refrigeração radiativa, aquele tipo de resfriamento que manda o calor para o espaço sem gastar energia.

Além de diminuir o gasto de energia dos sistemas de ar-condicionado, várias equipes estão tentando mesclar a refrigeração radiativa com materiais trabalhados em nanoescala para refletir ou para aproveitar o calor do Sol que incide sobre os edifícios.

Lyu Zhou e seus colegas da Universidade de Buffalo, nos EUA, acabam de fazer um progresso significativo nessa área.

Zhou criou um sistema híbrido muito simples que conseguiu feitos notáveis - e sem gastar nada de eletricidade. O equipamento:

• reduziu a temperatura dentro de um sistema de teste em um ambiente externo, sob luz solar direta, em mais de 12 ºC;
• baixou a temperatura de uma caixa de teste projetada para simular a noite em mais de 14 ºC;
• e capturou simultaneamente calor solar suficiente para aquecer água a cerca de 60 ºC.

Embora o protótipo tenha apenas 70 centímetros quadrados, a equipe garante que ele pode ser ampliado para cobrir telhados inteiros, permitindo reduzir a dependência de combustíveis fósseis e eletricidade usados pelos sistemas de ar-condicionado e aquecimento. E também pode ajudar comunidades com acesso limitado à eletricidade.

"É importante ressaltar que nosso sistema não desperdiça a entrada de energia solar. Em vez disso, a energia solar é absorvida pelos espelhos seletivos do espectro solar e pode ser usada para aquecimento solar de água, algo que é amplamente usado como um dispositivo energético eficiente em países em desenvolvimento. Ele pode reter os efeitos do aquecimento solar e do resfriamento radiativo em um único sistema sem a necessidade de eletricidade. É realmente uma espécie de sistema 'mágico' de gelo e fogo," disse o professor Qiaoqiang Gan, coordenador da equipe.

O segredo da "mágica de gelo e fogo" está nos painéis nanoestruturados em formato de V, formados por múltiplas camadas que lidam com os diversos comprimentos de onda da luz solar.

[Imagem: Lyu Zhou et al. - 10.1016/j.xcrp.2021.100338]

2 em 1: Refrigerador e aquecedor

O refrigerador/aquecedor consiste essencialmente de dois espelhos, feitos com 10 camadas extremamente finas de prata e dióxido de silício, dispostos em formato de V.

Esses espelhos absorvem a luz do Sol, transformando a energia solar das ondas visíveis e do infravermelho próximo em calor, que é então usado para aquecer a água.

Os espelhos também refletem as ondas do infravermelho médio de um "emissor" - uma caixa vertical entre os dois espelhos -, que então reflete o calor para o céu em um comprimento de onda para o qual a atmosfera terrestre é transparente, ou seja, o calor vai literalmente para o espaço.

"Uma das principais inovações do nosso sistema é a capacidade de separar e reter o aquecimento solar e o resfriamento radiativo em diferentes componentes em um único sistema," disse Zhou. "Durante a noite, o resfriamento radiativo é fácil porque não temos entrada solar, então as emissões térmicas simplesmente cessam e executamos o resfriamento radiativo com facilidade. Mas o resfriamento diurno é um desafio porque o Sol está brilhando. Nessa situação, você precisa encontrar estratégias para separar o aquecimento solar da área de resfriamento. "

Esse é justamente o papel do emissor de calor, a caixa que fica no centro do "V".

O protótipo alcançou uma densidade de potência de resfriamento de 280 watts por metro quadrado. A capacidade de aquecimento (60 ºC) é significativa, mas a equipe planeja trabalhar para superar os 100 ºC, o que permitirá a geração de vapor, que pode ser usado não apenas para aquecimento, mas também para gerar eletricidade.

Bibliografia:

Artigo: Hybrid concentrated radiative cooling and solar heating in a single system

Autores: Lyu Zhou, Haomin Song, Nan Zhang, Jacob Rada, Matthew Singer, Huafan Zhang, Boon S. Ooi, Zongfu Yu, Qiaoqiang Gan

Revista: Cell Reports Physical Science

DOI: 10.1016/j.xcrp.2021.100338

Usina na Califórnia converte lixo em hidrogênio ecológico e barato

Planta energética será capaz de produzir até 11.000 kg de H2 por dia, ou 3,8 milhões de kg por ano, enquanto processa até 42.000 toneladas de resíduos por ano.

Imagem: SGH2/Divulgação

A cidade de Lancaster, na Califórnia, abrigará uma planta de conversão de lixo em hidrogênio que promete ser ainda mais ecológica que as já existentes - e com três vezes o tamanho de qualquer outra instalação do tipo. A SGH2 diz que seu processo é o mais limpo de todos os disponíveis no mercado, com um preço compatível com o dos produtores mais baratos e capaz de retirar dezenas de milhares de toneladas de lixo dos aterros sanitários.

O hidrogênio tem se mostrado uma opção capaz de suprir a demanda energética dos países no futuro. Japão e Coréia, em particular, estão fazendo grandes movimentos e enormes investimentos para colocar em funcionamento esse formato de armazenamento de energia com zero emissões locais.

A produção de hidrogênio pode variar do relativamente verde (eletrólise de água doce usando energia solar ou eólica) ao profundamente imundo (gaseificação de carvão marrom) - e os processos mais sujos são de longe os mais baratos. Adicionar captura e sequestro de carbono a processos poluidores faz com que fiquem mais caros.

Isso é o que torna o projeto SGH2 tão interessante: a empresa alega ser possível transformar o lixo que iria para aterros sanitários em um hidrogênio super-verde e com um preço acessível.

Segundo um comunicado recente, a cidade de Lancaster sediará e será co-proprietária da planta SGH2 Lancaster, que será capaz de produzir até 11.000 kg de H2 por dia, ou 3,8 milhões de kg por ano, enquanto processa até 42.000 toneladas de resíduos por ano. Além disso, transformar lixo em um combustível limpo também deve trazer uma economia de US$ 2,1 a 3,2 milhões em custos de aterros por ano.

"Somos a única empresa no mundo a fornecer um hidrogênio verde que é competitivo em termos de custo com o hidrogênio mais barato e mais sujo, feito de carvão e gás", diz o Dr. Robert Do, CEO da SGH2. "Nossa tecnologia pode ser dimensionada rapidamente e produzir combustível 24/7, durante todo o ano".

Como funciona

O processo, desenvolvido pela empresa-mãe da SGH2, Solena, utiliza tochas de plasma de alta temperatura, que geram temperaturas entre 3.500 e 4.000 °C. Esse calor iônico, com gás enriquecido com oxigênio, catalisa uma "dissociação molecular completa de todos os hidrocarbonetos" em qualquer combustível com o qual a usina tenha sido alimentada e, à medida que sobe e começa a esfriar, forma "uma qualidade muito alta de hidrogênio", o chamado bio-syngas, um gás livre de alcatrão, fuligem e metais pesados.

O processo aceita uma grande variedade de fontes de resíduos, incluindo papel, pneus velhos, têxteis e principalmente plásticos, que podem ser manuseados com muita eficiência sem subprodutos tóxicos. O bio-syngas sai do topo de uma câmara de plenum e é enviado para uma câmara de resfriamento, seguido por um par de lavadores de ácido para remover o material particulado.

Um compressor centrífugo limpa ainda mais a corrente de gás, deixando uma mistura de hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Isso é executado através de um reator de deslocamento água-gás que adiciona vapor de água e converte o monóxido de carbono em dióxido de carbono e mais gás hidrogênio. Os dois gases são então separados, capturando todo o CO2 à medida que o hidrogênio sai do outro lado.

Uma análise de carbono do ciclo de vida do Berkeley Lab concluiu, diz SGH2, que cada tonelada de hidrogênio produzido por esse processo reduz as emissões entre 23 e 31 toneladas de CO2 equivalente - presumivelmente contando as emissões que seriam criadas se o lixo fosse queimado em vez de convertido em hidrogênio. Isso corresponde a algo entre 13 e 19 toneladas a mais de dióxido de carbono evitado do que qualquer outro processo de produção de hidrogênio verde.

Além disso, enquanto a eletrólise requer cerca de 62 kWh de energia para produzir um quilograma de hidrogênio, o processo da Solena é positivo em termos de energia, gerando 1,8 kWh por kg de hidrogênio, o que significa que a usina gera sua própria eletricidade e não requer energia externa.

A instalação será montada em uma área de 5 acres, em uma zona industrial de Lancaster, empregará 35 pessoas em período integral e criará cerca de 600 empregos na construção. A SGH2 espera começar a operação no primeiro trimestre de 2021 e alcançar o status operacional completo até 2023. A empresa está em negociações com os "maiores proprietários e operadores de estações de reabastecimento de hidrogênio da Califórnia" para comprar toda a produção da planta por um período de 10 anos.

A SGH2 diz que demonstrou a tecnologia em um projeto de sete anos em tamanho real na Pensilvânia, agora desmontado, e em uma instalação de teste de tocha de plasma na República Tcheca. A empresa diz que a tecnologia "foi examinada e validada, técnica e financeiramente, pelas principais instituições globais, incluindo o Banco de Exportação e Importação dos EUA, Barclays e Deutsche Bank e especialistas em gaseificação da Shell New Energies". No entanto, de acordo com a Power Magazine, ainda não levantou os US$ 55 milhões necessários para construir a usina.

Os números que o SGH2 apresenta são muito atraentes. No entanto, não temos certeza de qual metodologia foi usada para calcular os custos de produção, porque eles certamente não coincidem com os números deste estudo de custo de produção de hidrogênio de 2019, que mostra vários métodos de produção que estão abaixo dos US$ 2 por kg e eletrólise fotovoltaica solar custando apenas US$ 5,78 por kg. Talvez a tabela SGH2 inclua os custos de capital da construção de cada instalação.

De qualquer forma, o preço do hidrogênio na bomba precisa cair em torno de US$ 8 por kg antes de corresponder aproximadamente ao custo por quilômetro da gasolina, assumindo US$ 3,50 / galão (de acordo com a California Fuel Cell Partnership). Um preço de produção em torno de US$ 2 por kg deve tornar isso eminentemente possível.

Se o hidrogênio tende a ser uma parte substancial da nova economia de energia - o que teve acontecer pelo menos no Japão e na Coréia -, sua produção a partir do lixo parece uma maneira econômica e super ecológica, ao mesmo tempo em que reduz a pressão sobre aterros e a disposição de plásticos difíceis. A empresa diz estar em negociações para projetos similares na França, Arábia Saudita, Ucrânia, Grécia, Japão, Coréia do Sul, Polônia, Turquia, Rússia, China, Brasil e Austrália.

Fonte: New Atlas

Panasonic lança novo sistema de armazenamento para instalações residenciais

O fabricante japonês de produtos eletrônicos disse que o sistema de armazenamento EverVolt está disponível no mercado dos EUA em versões acopladas a CA e CC. A capacidade de armazenamento pode variar de 5,7 a 34,2 kWh, dependendo do modelo escolhido.

Pokarin / Wikimedia Commons

A Panasonic lançou uma solução de armazenamento de íons de lítio para instalações solares residenciais na feira Solar Power International 2019, realizada em Salt Lake City, nos Estados Unidos.

A empresa disse que seu sistema de armazenamento EverVolt está disponível nos EUA. UU. nas versões acopladas a CA e CC e possui uma capacidade de armazenamento que varia de 5,7 kWh a 34,2 kWh.

A gigante eletrônica japonesa acrescentou que o sistema é compatível com todos os tipos de tecnologias de painéis e inversores fotovoltaicos e pode ser adaptado às necessidades dos proprietários. A Panasonic disse que pode monitorar seus sistemas com software personalizado e um aplicativo fácil de usar.

"O produto é apoiado por uma garantia de 10 anos e desempenho", afirmou a Panasonic em um comunicado à imprensa no qual não forneceu mais detalhes técnicos. "Com o EverVolt, os proprietários estarão um passo mais perto da independência da rede e terão um retorno mais rápido de seu investimento em energia solar", acrescentou Mukesh Sethi, gerente de grupo da Panasonic Solar.

Segundo o site da empresa, a versão “mini” do sistema de armazenamento de 5,7 kWh tem capacidade média de backup de três horas, enquanto para as opções “padrão” de 11,4 kWh e de 17,1 kWh, a capacidade é de respectivamente seis e nove horas.

Os dispositivos possuem as certificações UL 1741SA, UL 1973, UL 1642, enquanto a certificação UL 9540 ainda está pendente.

A Panasonic ofereceu anteriormente as baterias residenciais Harbor Plus e LJ-SK84A.

Google compra energia de usinas no Chile

Os novos acordos no valor de US $ 2.000 milhões em novos investimentos foram feitos pela gigante da Internet nos Estados Unidos, Chile e Europa por outros 1,6 GW renováveis.

Imagem: D, flickr

O gigante global de tecnologia Google finalizou novos contratos de compra de energia para a compra de energia de uma capacidade total de energia renovável de 1,6 GW na Europa e nas Américas.

A empresa disse que esta é a sua maior compra de energia e que aumentará o portfólio de energia renovável a partir do qual compra energia para 5,5 GW. "Quando todos esses projetos estiverem conectados, nosso portfólio de energia livre de carbono produzirá mais eletricidade do que em lugares como Washington DC ou em países inteiros como Lituânia ou Uruguai a cada ano", disse a empresa em seu blog.

Nos Estados Unidos, as operações estão espalhadas pela Carolina do Norte (155 MW), Carolina do Sul (75 MW) e Texas (490 MW), enquanto na Europa estão localizadas na Finlândia (255 MW), Suécia (286 MW), Bélgica (92 MW) e Dinamarca (160 MW). Quanto à América do Sul, o único contrato fechado pelo Google é no Chile, onde concordou em comprar energia de uma usina eólica e solar híbrida de 135 MW. “Até agora, a maioria de nossas compras de energia renovável nos Estados Unidos foi impulsionada pelo vento, mas a redução no custo da energia solar (mais de 80% na última década) fez uso do sol cada vez mais rentável ”, afirmou o gigante da Internet.

Em abril de 2018, o Google tinha contratos para comprar 3 GW de produção de projetos de energia renovável em todo o mundo. Isso levou a mais de 3 bilhões de dólares em novos investimentos de capital em todo o mundo, informou a empresa na época.

Em janeiro, a empresa assinou seu primeiro PPA solar na Ásia.

Viva rápido, morra jovem: um estudo do MIT propõe o uso de painéis de 10 anos

Pesquisas descobriram que mesmo painéis solares de curta duração, com 10 a 15 anos de duração, poderiam fornecer desempenho suficiente para projetos bancários. Os pesquisadores acreditam que os custos dos painéis, juntamente com uma mentalidade industrial que agora é fixada no preço final da energia solar, em vez dos custos por quilowatt instalado, podem abrir oportunidades para produtos fotovoltaicos atualmente rejeitados devido ao seu curto ciclo de vida.

Painéis "descartáveis" seriam ótimas notícias para os fabricantes de energia solar, mas eles criariam montanhas de resíduos a menos que fossem reciclados.

Os produtos fotovoltaicos mais eficientes e de menor custo, com uma vida útil mais curta que o padrão da indústria de 25 a 30 anos, podem abrir novas oportunidades para desenvolvedores de projetos e proprietários de usinas nos próximos anos, de acordo com uma estudo realizado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT para as iniciais do nome em inglês).

No artigo “Acelerando a entrada no mercado fotovoltaico com substituição de módulos”, publicado em Joule , os pesquisadores apresentaram uma estratégia de substituição de módulos que permite que os proprietários do projeto atinjam um custo de energia nivelado e econômico (LCOE) com módulos fotovoltaicos com ciclo. vida útil esperada inferior a 15 anos.

De acordo com o estudo, a substituição de painéis poderia ajudar a integrar as tecnologias fotovoltaicas de menor vida útil atualmente excluídas do mercado, desde que durem pelo menos dez anos, com uma eficiência de conversão superior a 20% e seu custo não exceda US $ 0,30 / W.

"As tecnologias fotovoltaicas emergentes com uma vida inicial inferior a 15 anos podem alcançar um LCOE competitivo", diz o relatório.

A chave do LCOE

A principal mudança que pode abrir a porta para painéis com vida útil mais curta é a redução nos preços dos painéis, que garantiu o equilíbrio dos custos do sistema, que agora representam a maior parte dos gastos com projetos solares. "Isso significa que, desde que os novos painéis solares sejam elétrica e fisicamente compatíveis com os sistemas elétricos, pode fazer sentido econômico substituir os painéis por novos e melhores à medida que estiverem disponíveis, enquanto o restante do sistema é reutilizado". O estudo aponta.

Os pesquisadores analisaram um parque solar de 100 MW construído com um sistema de monitoramento, uma instalação comercial na cobertura de 200 kW e um complexo residencial de 6 kW. Para a análise, eles foram baseados em parâmetros de referência do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos Estados Unidos; suposições sobre o futuro desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica, financiamento e reciclagem de módulos; e quatro ferramentas independentes para calcular o LCOE.

“Nos três tipos de instalação que encontraram - dependendo das particularidades das condições locais - a substituição de novos módulos após 10 a 15 anos pode, em muitos casos, fornecer vantagens econômicas, mantendo os numerosos benefícios ambientais e a redução de custos. emissões de energia solar ”, afirmou a equipe de pesquisa.

Os autores do artigo esperam que suas descobertas ajudem a mudar a crença de que é necessária uma vida útil mínima de 25 anos para obter lucratividade. "Se alguém inventa uma nova tecnologia com uma vida útil de dez anos, ninguém vai olhar para ela", disse o estudo. "Isso é considerado domínio público em campo e é um pouco paralisante."

Impacto na indústria de reciclagem

A adoção de tecnologias fotovoltaicas “mais descartáveis” ofereceria um fluxo de renda mais sustentável para os fabricantes de energia solar e teria implicações enormes na reciclagem de produtos solares. O setor de reciclagem fotovoltaica está avançando no conhecimento de que os primeiros volumes significativos de painéis ao final de sua vida útil surgirão na próxima década.

Segundo Bertrand Lempkowicz, diretor de comunicação, marketing e relações públicas da PV Cycle, um painel de dez anos poderia oferecer benefícios aos investidores, com base em um período de reembolso de seis a sete anos. "Mas, de uma perspectiva ecológica, um painel com uma vida útil de 25 anos deve ser mais interessante", disse Lempkowicz à revista pv . "Do ponto de vista da recicladora, ter uma vida útil mais curta significa mais desperdício e deve ajudar a reduzir o preço da reciclagem".

Outro fator importante, de acordo com Lempkowicz, é que os painéis fotovoltaicos de 20 anos podem continuar a fornecer 80% de sua energia inicial duas décadas após a instalação, com um desempenho que tende a ser maior em sistemas residenciais. "Quanto às instalações industriais, onde se espera uma repotenciação porque a capacidade dos novos módulos está aumentando constantemente, uma vida útil de 10 ou 15 anos deve ser suficiente", disse ele. "Para eles, mudar a usina mais cedo é um investimento e esses módulos provavelmente nunca chegarão 20 ou 25 anos antes de serem substituídos".

O preto mais preto para células solares mais eficientes

Os cientistas do MIT afirmam ter criado um material 10 vezes mais preto do que qualquer outro tipo de preto visto até hoje. O novo material é capaz de absorver mais de 99,96% da luz e refletir 10 vezes menos luz do que outros materiais pretos. A invenção pode ser interessante para o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica de silício preto e células solares baseadas em nanotubos de carbono.

Natcore

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um material feito de nanotubos de carbono alinhados verticalmente que afirmam ser os mais negros já registrados.

De acordo com os resultados de um estudo publicado na revista ACS-Applied Materials and Interfaces , a tecnologia patenteada de nanotubo de carbono (CNT) é capaz de absorver mais de 99,96% da luz.

"Qualquer objeto coberto com esse material CNT perde toda a sua plasticidade e parece completamente plano, abreviado / reduzido a uma silhueta negra", disse o criador da folha, o cientista do MIT Brian Wardle. "Nosso material é 10 vezes mais preto do que qualquer coisa que se sabe, embora eu ache que o preto mais preto é um alvo em movimento", disse ele. "Alguém encontrará um material mais escuro e, com o tempo, entenderemos todos os mecanismos subjacentes e podemos projetar adequadamente o preto supremo", acrescentou.

Se a afirmação for verdadeira, o novo material seria mais preto que o Vantablack, que foi desenvolvido com um processo de crescimento de nanotubos de carbono a baixa temperatura e está sendo estudado para uma possível aplicação na fabricação de células solares mais eficientes para capturar o luz Este material foi desenvolvido pela empresa britânica Surrey NanoSystems e é capaz de absorver até 99,96% da luz.

Pesquisadores do MIT, que já haviam trabalhado em como melhorar as propriedades elétricas e térmicas dos nanotubos de carbono em materiais eletricamente condutivos, como o alumínio, disseram que o material poderia ser aplicado para reduzir o brilho indesejado em cortinas ópticas ou para ajudar Telescópios espaciais para detectar exoplanetas em órbita.

Potencial solar

O professor Wardle disse à revista pv que o novo material também poderia ser aplicado no campo da energia solar. “Sim, essa é uma das áreas de aplicação que identificamos como as mais promissoras para a CNT no alumínio, devido à conexão direta entre a CNT e o alumínio metálico, ou seja, não existe uma camada de alumina entre elas que limite o transporte elétrico e térmico da CNT para ou do alumínio ”, acrescentou.

No entanto, a equipe de pesquisa do MIT não explorou o uso do material em tecnologias de silício preto ou células solares baseadas na CNT até o momento.

Negligenciado pela indústria, o interesse nos processos de produção de silício preto voltou a surgir recentemente com a adoção de serras de fio diamantado entre grandes fabricantes. Empresas como a Canadian Solar, a GCL Systems Integration e a Suntech estão explorando essa tecnologia.

Com as nanoestruturas gravadas em sua superfície, o silício preto possibilita a produção de células solares com uma área de superfície maior e a capacidade de absorver a luz em ângulos mais amplos. As células solares convencionais capturam fótons indiretos com menos eficiência. O silício preto também é mais eficiente para absorver comprimentos de onda mais curtos da luz.

O revestimento pode levar a baterias de lítio metálicas comerciais

Um novo revestimento desenvolvido pelos cientistas de Stanford promete aproximar as baterias de lítio da realidade, prolongando significativamente sua vida útil e limitando a ocorrência de dendritos no ânodo, o que pode causar curto-circuitos e incêndios.

O SLAC National Accelerator Laboratory em Menlo Park, Califórnia.

Imagem: Departamento de Energia dos Estados Unidos

Cientistas da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia dos EUA, na Califórnia, desenvolveram um revestimento para baterias metálicas de lítio que, segundo eles, poderiam superar os problemas de segurança e desempenho que impedem a tecnologia promissora.

As baterias de lítio metálico poderiam oferecer uma densidade de energia muito melhor e um peso muito menor do que a atual tecnologia de íons de lítio, uma vez que substituem a grafite mais pesada por lítio metálico como material de ânodo. No entanto, os metais de lítio não funcionam bem com eletrólitos convencionais, forçando os cientistas a encontrar uma maneira de melhorar a baixa eficiência e mitigar sérios problemas de segurança para permitir o desenvolvimento da tecnologia.

Enquanto outras abordagens se basearam na engenharia de eletrólitos para serem compatíveis com o lítio metálico, os pesquisadores de Stanford optaram por se concentrar no próprio lítio metálico. Eles desenvolveram um revestimento que fornece íons de lítio ao eletrodo uniformemente, reduzindo a formação de dendritos e o acúmulo de produtos químicos nocivos para o desempenho do ânodo.

Revestimento processado em solução

O revestimento, descrito em um artigo publicado em Joule , é uma solução processada e aplicada ao ânodo metálico de lítio. O ânodo foi combinado com outros componentes disponíveis no mercado para criar uma bateria operacional. No dispositivo, verificou-se que o revestimento "dificulta simultaneamente a penetração do eletrólito, atenua as reações laterais entre lítio e eletrólito, mantém baixa impedância interfacial e permite uma deposição homogênea de lítio", conforme o resumo do artigo publicado em Joule .

A bateria manteve 85% de sua energia inicial após 160 ciclos. Embora esse número seja muito menor do que o das baterias convencionais de íons de lítio, o grupo Stanford observou que as baterias de lítio metálicas “normais” só podem fornecer cerca de 30% após 160 ciclos, ou seja, aquelas que não explodiram.

"Nosso novo design de revestimento torna as baterias de lítio metálicas estáveis ​​e promissoras para desenvolvimento", disse Zhiao Yu, estudante de Stanford.

O grupo agora se concentrará em refinar o design do revestimento para aumentar ainda mais a retenção da capacidade e aumentar o número de ciclos em testes de bateria.

"Embora o uso em veículos elétricos possa ser o objetivo final", disse Yi Cui, professor de ciência dos materiais e engenharia e ciência de fótons do SLAC, "a comercialização provavelmente começaria com eletrônicos de consumo, para demonstrar segurança. da bateria ”.

O efeito de resfriamento da energia fotovoltaica

Segundo um novo estudo, a América Latina tem um enorme potencial para desenvolver sinergias entre o setor de refrigeração e o setor de energia solar. Os cientistas acreditam que essas sinergias se tornarão mais fortes à medida que a demanda do primeiro se aproxima do equador, onde as diferenças sazonais no clima são menos pronunciadas.

Skowaleski, pixabay

De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Nos EUA, aproximadamente 12% das emissões globais de CO2 são provenientes de refrigeração e ar condicionado. Um novo estudo liderado por pesquisadores da Universidade Aalto da Finlândia propôs uma solução para reduzir essas emissões: energia solar e armazenamento de energia.

Os pesquisadores finlandeses colaboraram com colegas do MIT dos EUA para produzir o Meeting global de demanda de resfriamento com estudo fotovoltaico durante o século XXI. Os acadêmicos alegaram que o setor de refrigeração residencial já poderia sustentar cerca de 540 GW de capacidade de geração solar no ano passado, se os sistemas de refrigeração do mundo fossem movidos a energia fotovoltaica.

“Mostramos que, porque os países tropicais estão ganhando mais riqueza e, portanto, acesso ao resfriamento; e com o avanço do aquecimento global, os dispositivos de refrigeração podem sustentar outros 20–200 GW de energia fotovoltaica todos os anos durante a maior parte do século XXI, dependendo do cenário socioeconômico e das mudanças climáticas, apesar do fato de os aparelhos de ar condicionado se tornarem mais eficientes com o tempo ”, escreveram os autores do relatório

Vantagem para a América do Norte

O estudo, que seus autores afirmam ser o primeiro a avaliar as sinergias entre a indústria de refrigeração e o setor fotovoltaico, previu que a demanda por refrigeração poderia aumentar de 400 TWh no ano passado para quase 14.000 TWh no final do século. Um aumento de 35 vezes, segundo os pesquisadores, exigiria uma parte considerável dos painéis solares implantados neste século.

As famílias de alta renda que compõem a América do Norte garantem que o mercado atualmente tenha o melhor cruzamento entre os setores de refrigeração e solar, de acordo com o documento. "A capacidade total de geração fotovoltaica que a refrigeração residencial poderia manter na América do Norte era de aproximadamente 155 GW no final de 2015", afirmou o relatório.

O documento também prevê que a população do sul da Ásia e da África Subsaariana terá uma demanda maior por refrigeração na segunda metade do século, e que a primeira será capaz de sustentar 1 TW de capacidade solar até 2065 e mais de 2 TW no ano. fim do século A África Subsaariana pode conter 3 TW de capacidade fotovoltaica até o final do século, previu o estudo.

Prevê-se que o setor de refrigeração no Oriente Médio e Norte da África alcance o potencial de sustentar cerca de 532 GW de capacidade solar até o final do século, enquanto o potencial da América Latina foi estimado em 482 GW. Segundo a pesquisa, além disso, a Europa e a antiga União Soviética precisarão de apenas 104 GW de energia solar para resfriamento no final do século.

Incompatibilidade sazonal

O estudo enfatizou que as diferenças sazonais na demanda de refrigeração são maiores do que as observadas na eficiência energética fotovoltaica. “Como, mais próximo do equador, as diferenças sazonais são menores, geralmente as regiões mais próximas do equador exibem uma sinergia mais forte entre refrigeração e energia fotovoltaica e, portanto, uma maior fração da demanda pode ser atendida. de resfriamento de eletricidade em intervalos de uma hora ", acrescentaram os autores do relatório.

Como resultado, prevê-se que a América Latina e a África Subsaariana sejam as regiões com maior potencial para sustentar a energia solar, capaz de cobrir até 59% da demanda de resfriamento até o final do século, percentual que no Oriente Médio , Norte da África e Sul da Ásia foram estimados em cerca de 56%.

O armazenamento foi destacado como um fator que poderia aumentar a proporção da demanda de refrigeração atendida pela energia fotovoltaica. "Vemos que o benefício do armazenamento de curto prazo aumenta consideravelmente com o tempo, à medida que a demanda por refrigeração cresce em locais onde a incompatibilidade é principalmente diurna e não sazonal", afirmou o documento.

No entanto, mesmo sem armazenamento, a energia fotovoltaica poderia alimentar diretamente aproximadamente metade da demanda mundial de refrigeração, disseram os autores do estudo.

As culturas alimentares melhoram à sombra dos painéis solares

Outro estudo destacou as vantagens de combinar energia solar com agricultura. Segundo o relatório, o cultivo de pimentões chiltepin, jalapeños e tomate cereja em áreas áridas dos Estados Unidos, à sombra dos módulos fotovoltaicos, não é apenas possível, mas pode permitir uma colheita melhor.

Patrick Murphy / Universidade do Arizona

Pesquisadores da Universidade do Arizona afirmaram que as colheitas de alimentos à sombra dos painéis solares podem gerar uma produção de vegetais e frutas duas ou três vezes mais que a agricultura convencional.

Em um estudo publicado na revista Nature, os cientistas apresentaram os resultados de um projeto de pesquisa plurianual, no qual foi observado como as plantas de tomate chiltepin, jalapeno e tomate cereja cresceram à sombra de painéis fotovoltaicos em uma terra seca .

Durante um período de três meses no verão, a equipe de pesquisa monitorou condições microclimáticas, como níveis de luz, temperatura do ar e umidade relativa, bem como a temperatura do painel fotovoltaico, umidade do solo e uso da água irrigação, a função ecofisiológica da planta e a produção de biomassa da planta. O monitoramento foi realizado por sensores na superfície do solo e a uma profundidade de 5 cm.

Os cientistas disseram que suas medidas mostraram como o sombreamento dos painéis teve um impacto positivo na temperatura do ar, na luz solar direta e na demanda de água na atmosfera. "A sombra fornecida pelos painéis fotovoltaicos resultou em temperaturas diurnas mais frias e temperaturas noturnas mais quentes em comparação com o sistema tradicional de plantio a céu aberto", eles escreveram. "Houve também um menor déficit de pressão de vapor no sistema agrivolta, o que significa que havia mais umidade no ar".

Os pesquisadores dizem que a proteção da luz solar e as altas temperaturas oferecidas pelos painéis solares permitiram uma colheita melhor para as três culturas. "De fato, a produção total de chiltepin foi três vezes maior sob os painéis fotovoltaicos de um sistema agrícola e a produção de tomate foi dupla", escreveu o principal autor do artigo, Greg Barron-Gafford. Quanto aos jalapeños, os pesquisadores disseram que o desempenho foi semelhante ao observado nas técnicas convencionais, mas foi alcançado com perda de água transpiratória 65% menor. "Descobrimos que cada evento de irrigação pode suportar o crescimento da colheita por dias, não apenas horas, como nas práticas agrícolas atuais", acrescentou Barron-Gafford.

Vantagens para os painéis

Estudos anteriores haviam explicado os benefícios de projetos “agrivoltaicos” para o desempenho dos mesmos painéis solares e isso também foi confirmado por pesquisadores da Universidade do Arizona, que puderam observar como o cultivo de alimentos em instalações fotovoltaicas também é ideal para evitar superaquecimento dos mesmos painéis, uma vez que as lavouras abaixo emitem água através da transpiração.

Os cientistas acrescentaram que são necessárias mais pesquisas sobre outras culturas e que elas estão cooperando com o Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA. UU. entender como os resultados de seus estudos podem ser aplicados em outras regiões e como as políticas regionais podem ajudar esses projetos.

Solução de escassez de terras

Enquanto isso, na Europa, a empresa sueca de energia Vattenfall anunciou que pretende fazer seus primeiros projetos "agrovoltaicos" na Holanda, onde houve muita oposição à energia solar em larga escala por medo da perda de terras agrícolas.

"Ouvimos regularmente de agricultores, políticos e organizações ambientais que as terras agrícolas não devem ser usadas para parques solares", disse Margit Deimel, diretor de energia solar em larga escala nos negócios de bateria e energia solar em Vattenfall. "Ao investigar se podemos combinar parques solares com agricultura, também queremos aumentar a aceitação de nossos parques solares no país", acrescentou.

Deimel também disse que a Vattenfall quer trabalhar em diferentes lugares para descobrir um design e modelo operacional ideal para seus parques agrivoltaicos. A companhia disse que não consideraria as culturas que crescem demais, como milho, aspargo ou bambu. "Pensamos, por exemplo, em repolho, cebola, batata, cenoura ou frutos silvestres", acrescentou Deimel.