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Oct 30, 2023

Tecnologia: Impulsionando o Futuro da Energia

Nas profundezas do núcleo do Sol, dois prótons de átomos de hidrogênio colidem violentamente. Sob imensa pressão, eles se fundem e liberam grandes quantidades de energia em um processo conhecido como fusão nuclear. Viajando

Nas profundezas do núcleo do Sol, dois prótons de átomos de hidrogênio colidem violentamente. Sob imensa pressão, eles se fundem e liberam grandes quantidades de energia em um processo conhecido como fusão nuclear. Viajando à velocidade da luz, parte desta energia solar chega à Terra, onde alimenta o nosso planeta. Das chaleiras aos carros, quase toda a energia de que dependemos provém do sol: os combustíveis fósseis já foram plantas energizadas pela fotossíntese; os painéis solares absorvem a luz solar e a convertem em eletricidade; até mesmo parques eólicos e centrais hidroeléctricas dependem da energia do sol para aquecer a terra e o mar e criar os rios alimentados pelo vento e pela chuva que fazem girar as suas turbinas. Para alimentar as nossas vidas cada vez mais eletrificadas, há uma abundância de fontes de energia limpas e renováveis ​​às quais podemos recorrer. E a tecnologia está na vanguarda do aproveitamento desta energia renovável de forma mais eficiente.

Os painéis solares são uma das energias renováveis ​​mais onipresentes, já gerando mais de 3,5% da eletricidade mundial. Mas há margem para melhorias: captar apenas uma hora da luz solar mundial daria energia ao planeta durante um ano. Não só estão sendo instalados mais painéis solares, mas a tecnologia também está encontrando maneiras de torná-los mais eficientes. Colocar lentes hexagonais no revestimento protetor de vidro de um painel, por exemplo, pode concentrar a luz recebida para atingir uma taxa de eficiência de cerca de 30%, em comparação com um padrão da indústria de 15-22%. Adicionar finas camadas de silício em ambos os lados de uma célula solar aumenta sua eficiência para cerca de 25%.

No entanto, com o silício, um dos componentes que mais consomem energia dos painéis solares tradicionais, a ciência desenvolveu uma alternativa usando cristais de perovskita. Estes podem ser transparentes e flexíveis, trazendo a possibilidade de materiais de construção fotovoltaicos, como janelas e telhas, e até mesmo tecidos vestíveis. Outro grande avanço foi a tecnologia PERC (Passivated Emitter Rear Cell), que reflete a luz não absorvida de volta para a célula solar para uma segunda chance de conversão em eletricidade. O PERC também permite que os painéis solares sejam bifaciais – capturando a luz solar em ambos os lados com a tecnologia de rastreamento solar movendo o painel para garantir a exposição máxima.

Entre as formas mais reconhecidas de energia renovável está a energia eólica, sendo as turbinas eólicas uma característica cada vez mais comum tanto nas paisagens como nas costas. O vento já gera mais de seis por cento da electricidade mundial e estão a ser desenvolvidas tecnologias que tornarão as turbinas eólicas mais baratas, mais eficientes e mais potentes. O foco principal tem sido nas pás que captam a energia cinética do vento, com melhorias tecnológicas, incluindo a impressão 3D, permitindo que as pás sejam construídas mais longas e mais leves para maior eficiência. A pesquisa também adicionou uma ponta suavemente curvada à lâmina que ajuda a aproveitar ao máximo os ventos fracos, e lâminas inteligentes que podem se ajustar ao fluxo do vento para desempenho máximo.

A modelagem computacional da complexa física do fluxo do vento não apenas determina os melhores locais para a energia eólica, mas também a configuração precisa das turbinas eólicas para maximizar o vento que captam à medida que flui pelo parque. Foram desenvolvidas turbinas defletoras de vento que desviam o vento que atinge a torre para as pás, para que ainda mais energia seja aproveitada. Além disso, os desenvolvimentos futuros que estão a ser explorados incluem a energia eólica aerotransportada, que funciona como uma pipa, a ausência de uma torre torna a sua implantação mais barata e é capaz de atingir altitudes mais elevadas, onde os ventos são frequentemente mais fortes.

De longe, o maior produtor de energia renovável é a energia hidroeléctrica, com a água corrente a gerar cerca de 17% da electricidade mundial. Apesar de ter mais de um século de experiência, a tecnologia hidrelétrica ainda está apresentando melhorias. Uma das maiores oportunidades é a energia hidrelétrica de baixa queda, que pode gerar eletricidade mesmo em declives suaves. O desenvolvimento de um sistema de parafuso hidrodinâmico de Arquimedes, onde a água flui pelo parafuso, girando-o à medida que desce, mostrou quão eficazmente a energia hidrelétrica de baixa queda pode ser implantada para geração de energia hidrelétrica generalizada e em pequena escala.