NOVOS TIPOS DE CONCRETO: O CONCEITO DO CONCRETO FOTOVOLTAICO

No ranking de materiais mais consumidos no mundo, o concreto está atrás somente da água – um de seus elementos constituintes. Se em 1950 o mundo produzia 2 bilhões de toneladas do material, em 2006 esse número subiu para 30 bi, e a tendência desde então não foi de queda.

Com a crescente preocupação por um desenvolvimento sustentável, a construção civil e a engenharia de materiais começaram a procurar por soluções que resultem em processos mais sustentáveis e edificações mais modernas. Um desses conceitos mais interessantes foi o surgimento de projetos de concreto fotovoltaico.

A indústria da energia solar tem crescido a cada ano com a geração de energia por meio das placas de células fotovoltaicas. Elas absorvem a luz do sol e a transformam em energia elétrica. Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA), o Brasil terá a capacidade de gerar 21 gigawatts até 2022. A entidade também aponta que até 2050 a energia solar será a maior fonte de eletricidade do mundo.

E o concreto fotovoltaico?

Hoje o mercado da energia solar vive uma franca expansão. Com o crescimento da adesão da energia fotovoltaica, novas soluções vêm surgindo e criando formas diferentes de aplicabilidade dessa tecnologia.

Na engenharia, diferentes projetos de desenvolvimento de concretos com capacidades fotovoltaicas começaram a aparecer em centros de pesquisa. A ideia parte de um pressuposto simples: se a maior parte dos edifícios do mundo são construídos em concreto, há um grande potencial de absorção solar nas áreas das fachadas.

Isso amplifica a possibilidade de autogeração dos edifícios, já que, em tese, toda sua área tem potencial para produzir energia elétrica.

Mas como isso acontece? Existem diferentes propostas em diversos lugares do mundo. Vamos conhecê-las!

México – Exposição a irradiação solar

O México é um dos países com maior incidência de radiação solar no mundo, principalmente nos estados de Chihuahua, Sonora, Durango e Baja California.

Com essa posição geográfica privilegiada, alunos do doutorado do Instituto Politécnico Nacional do México (IPN) desenvolveram um protótipo de um concreto inteligente que capta radiação solar e gera corrente elétrica.

O bloco foi construído ao adicionar compostos orgânicos e o mineral perovskita na mistura do concreto. O mineral, composto de óxido de cálcio e titânio, é utilizado na produção de células solares.

Os aditivos não impactam na resistência do concreto, podendo ser utilizado na construção de calçadas, pontes, lajes e fachadas sem comprometer a estabilidade da estrutura das edificações.

O projeto é desenvolvido pelos doutorandos Orlando Gutiérrez Obeso e Euxis Kismet Sierra Márquez, com orientação do professor Felipe de Jesús Carrillo Romo.

Alemanha – a fotossíntese do concreto no concreto

Na Alemanha, pesquisadores da Universidade de Kassel criaram um concreto que gera energia por meio da luz solar, mas com uma inspiração diferente. O DysCrete, como é chamado, foi criado por uma artista e um arquiteto com base no processo da fotossíntese.

Para oferecer essa propriedade ao material, os pesquisadores utilizaram uma base convencional de concreto e inseriram grafite e óxido de titânio, fazendo do concreto um condutor positivo e negativo.

Após a cura desse concreto, ele recebe várias camadas de tinta em uma ordem específica, em um processo que cria a chamada célula solar sensibilizada por cor. Esse processo produz uma espécie de fotossíntese artificial. Acontece assim: quando a luz solar atinge esses pigmentos, os elétrons são liberados, o que cria uma corrente elétrica no concreto.

O projeto ainda tem o desafio de potencializar a produção de energia. Atualmente, cada célula solar fornece centenas de milivolts, o que proporciona uma eficiência de apenas 2% do material. Contudo, as expectativas são positivas. Os pesquisadores apontam que, nas condições ideais de iluminação, um metro quadrado do material é capaz de gerar 20W de energia.

Heike Klussman, a gerente do projeto, afirma que o concreto poderá ajudar a criar centros urbanos mais sustentáveis. “Pensando no futuro, dá para imaginar uma cidade na qual todas as superfícies lisas e impermeáveis consigam produzir eletricidade”, disse em entrevista ao canal Deutsche Welle.

Parceria Germano-suíça – A película fotovoltaica

A empresa suíça LafargeHolcim, maior fabricante de cimento do mundo, e a alemã Heliatek, líder mundial em células fotovoltaicas orgânicas, desenvolveram um revestimento de concreto fotovoltaico com capacidade de produzir duas vezes mais energia que os painéis solares tradicionais.

A película tem espessura fina e é altamente flexível. Segundo as fabricantes, um prédio com 60% da sua fachada coberta com o revestimento poderia gerar 30% de sua demanda anual de energia. O material é disponibilizado já com um sistema integrado de geração da energia.

Segundo a LafargeHolcim, entre 30 e 40% do consumo de energia é usado para climatização de edifícios.

Todas as novas soluções para geração energética representam os principais caminhos para que a sociedade global amenize os impactos ecológicos e diminua custos, financeiros e ambientais, em todas as suas atividades. E racionalizar a quantidade e o tipo de concreto usado é mais uma dessas oportunidades!

Estudantes mexicanos criam concreto fotovoltaico que gera energia elétrica

Estudantes de doutorado do Instituto Politécnico Nacional (IPN), no México, desenvolveram um concreto fotovoltaico que tem a capacidade de gerar eletricidade quando irradiado com energia solar.

O projeto surgiu da necessidade de usar materiais de construção mais inteligentes e ecologicamente corretos, informou o IPN em um comunicado.

Na radiação solar, o México está localizado em uma posição privilegiada, assim que estados como Chihuahua, Sonora, Durango e Baja California tem mais radiação solar do que à média internacional.

Tal situação, no futuro, poderia facilitar o uso desta tecnologia na área de concreto inteligente.

Orlando Gutiérrez e Euxis Kismet Sierra Márquez trabalharam no projeto de um concreto que atende a todos os critérios estruturais para uso na construção de calçadas, pontes, lajes e muito mais.

Mas, ao mesmo tempo, esse material tem a capacidade de utilizar energia elétrica armazenada de forma ecológica e sustentável para eletrodomésticos, carregamento de dispositivos móveis, iluminação arquitetônica, entre outros.

O protótipo é um pedaço sólido de concreto misturado com elementos orgânicos, que permite a captação da radiação solar e gera corrente elétrica.

Orlando Gutiérrez explicou que a obtenção de nanopartículas de concreto é obtida por uma técnica chamada “moagem de alta energia”, que busca atingir partículas abaixo de 100 nanômetros.

O cimento foi misturado com outros óxidos e compostos orgânicos (perovskita) para geração fotovoltaica.

Enquanto isso, Kismet Serra materiais sintetizados para criar perovskita, subsequentemente, juntou-se com óxido de titânio usados ​​na fabricação de células Grätzel, que o utilizou como uma matriz para absorver a radiação solar.

Nesse sentido, o pesquisador e orientador dos alunos, Felipe de Jesús Carrillo Romo, afirmou que os materiais fotovoltaicos têm a capacidade de absorver energia solar e transformá-la em eletricidade.

fonte: EngenhariaE

Bloco de vidro gera energia elétrica e promete revolucionar a construção civil

Pesquisadores da Universidade de Exeter, na Inglaterra, desenvolveram um bloco de vidro com células solares. A ideia é ”simples”, com a disseminação da nova tecnologia, será possível construir uma casa ou até mesmo prédio inteiro usando blocos que geram energia na fachada.

O bloco foi batizado de Solar Squared, e testes feitos na universidade mostraram que eles garantem isolamento térmico e permitem que a luz natural entre nos edifícios.

Estudos indicam que os edifícios consumam mais de 40% da eletricidade produzida em todo o mundo e esta tecnologia permitirá a produção de eletricidade no local em que a mesma é usada. Outra vantagem importante, de acordo com os pesquisadores, é que os novos blocos solares podem ser usados em projetos novos ou em até mesmo reformas.

A equipe da Exeter criou uma start up, a Build Solar, para assim desenvolver melhor o produto. A empresa busca agora investidores para levá-lo ao mercado ainda em 2018.

O Dr. Hasan Baig , um dos fundadores da Build Solar e pesquisador do Instituto de Meio Ambiente e Sustentabilidade da Universidade de Exeter explica em uma publicação no site da universidade que os blocos desenvolvidos pelo grupo têm melhor isolamento térmico do que os blocos de vidro tradicionais, além de fornecer energia ao edifício.

“Agora está claro que o mundo está se voltando para um sistema de energia distribuída, dos quais uma proporção crescente é a energia renovável. Isto é, juntamente com a mudança para veículos elétricos, significará oportunidades substanciais para novas formas de gerar eletricidade no ponto de uso “, afirma o co-inventor Jim Williams no mesmo documento divulgado pela universidade.

"Tijolos Fotovoltaicos" - boa maneira de captar e conduzir a energia solar

O progresso traz seus benefícios, ninguém nega, mas, decorrentes deles, crescem as exigências feitas pelo cidadão, às quais o Estado tem, necessariamente, que atender. As crescentes demandas de energia são um exemplo disto. Atendê-las, temos que convir, não é tarefa das mais fáceis! Ainda mais quando é preciso (e sempre é!) que se estabeleça um compromisso de respeito com o meio ambiente.

E é exatamente dentro da filosofia de desenvolvimento de novos sistemas de aprovisionamento energético, sem que se descuide do meio ambiente, que vêm trabalhando os Institutos de Tecnologia Elétrica (ITE) e de Concepção Cerâmica (ALICER), associados à Rede de Institutos Tecnológicos da Comunidade de Valência (REDIT), (Espanha), sob subvenção do Ministério da Educação e da Ciência, que vem investindo fortemente em energias renováveis. 

Os dois centros vêm trabalhando, em colaboração com pesquisadores da Universidade Politécnica de Cartagena (UPCT), (Espanha), sobre um projeto de integração de células fotovoltaicas em materiais cerâmicos destinados a construção.

Os pesquisadores perspectivam obter tijolos, contendo um condutor de energia, que sejam capazes de captar e depois conduzir a energia solar. A nova tecnologia deve ser implantada quando da fabricação dos tijolos cerâmicos. 

No momento, os cientistas estão voltados para o estudo da influência da qualidade do esmalte sobre o rendimento energético. Estão também colhendo dados sobre o comportamento das placas voltaicas submetidas a condições próprias ao cozimento das cerâmicas. 

Os laboratórios da Universidade Politécnica de Cartagena serão o campo dos testes, cujos resultados deverão ser divulgados no final de 2005. O passo seguinte, conforme os pesquisadores, será o desenvolvimento de um protótipo de um painel, respeitando as normas em vigor para sua instalação. 

As equipes pensam fazer uso do revestimento exterior dos prédios como captador solar e criar microcentrais elétricas in situ, totalmente "limpas", portanto, sem ação nefasta sobre o meio ambiente.

FONTE: ALICER