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Gerador movido a energia humana vai carregar dispositivos

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Este dispositivo bioeletrônico macio e flexível converte os movimentos do corpo humano – desde dobrar o cotovelo a movimentos sutis, como um giro no pulso – em eletricidade.

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Um gerador construído com ele pode então ser usado para alimentar pequenos aparelhos portáteis, tecidos eletrônicos, sensores de diagnóstico e até implantes.

A novidade se tornou possível quando Yihao Zhou, da Universidade da Califórnia de Los Angeles, descobriu que é possível gerar o efeito magnetoelástico em um material macio e flexível.

O efeito magnetoelástico, que é a mudança de quanto um material é magnetizado quando minúsculos ímãs são constantemente aproximados e separados por pressão mecânica, até agora só havia sido documentado em sistemas rígidos.

Para demonstrar seu conceito, a equipe usou ímãs microscópicos dispersos em uma matriz de silicone fina como papel para gerar um campo magnético que muda de intensidade conforme a matriz ondula – à medida que a força do campo magnético muda, a eletricidade é gerada.

“Nossa descoberta abre um novo caminho para tecnologias práticas de energia, sensoriamento e terapêuticas centradas no corpo humano e que podem ser conectadas à Internet das Coisas”, disse o professor Jun Chen.

“O que torna esta tecnologia única é que ela permite que as pessoas se estiquem e se movam com conforto quando o dispositivo é pressionado contra a pele humana, e, como ela depende de magnetismo em vez de eletricidade, a umidade e o nosso próprio suor não comprometem sua eficácia.”

GERADOR BIOELETRÔNICO

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O protótipo do gerador magnetoelástico flexível, do tamanho de uma moeda, foi feito incorporando pequenos ímãs de boro-ferro-neodímio em uma matriz polimérica de silicone catalisada com platina.

Fixado no cotovelo, ele gerou 4,27 miliamperes por centímetro quadrado, o que é 10.000 vezes melhor do que a melhor tecnologia de nanogeradores flexíveis demonstrada até agora.

 

Créditos da matéria: https://greenbusinesspost.com/

Créditos da imagem: Divulgação

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Cientistas criam tinta especial que captura luz solar e transforma em energia elétrica

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Cada vez mais o mundo está trocando as formas convencionais de obtenção de energia por fontes limpas e renováveis, como a energia solar. Isso se dá em grande parte pela conscientização ambiental, mas também, por outro lado, pela economia e vantagens adquiridas com a utilização da luz do sol. O investimento inicial despendido na instalação de painéis coletores desse tipo de energia é rapidamente recuperado em pouco tempo por causa da redução do valor pago à distribuidora de energia elétrica.

As novas tecnologias estão contribuindo e muito para esse objetivo. Recentemente, na Austrália, foi divulgada a notícia do desenvolvimento de uma tinta capaz de capturar a luz solar e convertê-la em energia elétrica. As expectativas são boas, pois essa nova tecnologia pode incentivar as pessoas ainda mais na mudança e utilização desse recurso, uma vez que ela terá um custo muito mais acessível. A ideia do projeto é otimizar a aplicação da energia solar no mundo todo. As pesquisas que estão sendo realizadas são feitas por pesquisadores do Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT).

O que é tinta solar e como ela funciona?

A tecnologia desse tipo de tinta solar é projetada para capturar a luz solar para convertê-la em eletricidade. Uma camada dessa tinta pode ser, então, pintada sobre qualquer material, nas paredes ou plástico, por exemplo. A composição química da tinta absorve a luz solar e ainda repele a umidade, permitindo mais durabilidade e resistência na exposição ao ambiente, já que há a separação do oxigênio e do hidrogênio. Dessa forma, é possível transformar o oxigênio em combustível quando ela é empregada na célula de energia.

Em suma, a tinta solar é um tipo de tinta que utiliza compostos químicos para, por meio da luz do sol, absorver o vapor d’água do ambiente. Após esse processo, ela é responsável por quebrar esse vapor em moléculas de hidrogênio e oxigênio, que poderão ser usadas para gerar energia limpa.

Isso permite que a tinta seja incorporada em qualquer dispositivo, atuando de forma eficaz para gerar eletricidade. Ela ainda é algumas vezes menos eficiente do que os painéis solares padrão de silício, mas os pesquisadores esperam melhorar isso.

Para realizar esse processo, eles acrescentaram à tinta solar um composto que age de forma similar ao gel de sílica. Além de absorver a umidade, ele é capaz de atuar como um semicondutor, visto que possui o sulfureto de molibdênio sintético em sua composição.

Ao entrar em contato com a luz do sol, esse composto permite a catalisação envolvida na divisão dos átomos de hidrogênio e oxigênio da água.

Tipos de tinta solar

Até aqui, mencionamos o tipo mais comum de tinta solar, que é conhecido como tinta solar de hidrogênio. Entretanto, existem outros dois tipos que ainda não estão disponíveis no mercado, pois se encontram em fase de pesquisa.

Um deles é a tinta fotovoltaica, que também pode ser chamada de células solares de ponto quântico. Ela foi elaborada na Universidade de Toronto e é semicondutora em nanoescala, o que torna possível a absorção da luz e sua transformação em energia elétrica.

O outro tipo é a tinta solar de perovskita, formada por uma substância oriunda de um mineral de óxido de cálcio e titânico. Uma de suas principais características é a sua capacidade de se tornar líquida, o que faz com que seja ideal para a pintura solar.

Possibilidades de utilização no futuro

Ao redor do mundo, diversos laboratórios estão realizando pesquisas para desvendar as aplicações práticas das tintas solares. Nesses estudos, algumas possibilidades já foram identificadas.

Essa tecnologia poderá servir de complemento aos painéis solares, otimizando o desempenho dos sistemas fotovoltaicos. Isso porque esses equipamentos contariam com uma fonte adicional de energia caso seus tetos e paredes fossem pintados com tinta solar.

Com o uso dessa tinta, também é possível proporcionar uma capacidade adicional de geração solar em veículos ou, até mesmo, produzir energia de maneira autônoma.

Além disso, essa produção de energia feita de maneira autônoma pelas tintas solares propicia maior nível de eficiência e custos reduzidos, podendo se tornar uma alternativa para empresas e residências.

Quando a tinta solar deve chegar ao mercado?

Como mencionamos, as tintas solares já apresentam resultados em laboratórios. No entanto, segundo os pesquisadores, levará pelo menos cinco anos para que as primeiras aplicações reais sejam realizadas.

Portanto, daqui a alguns anos, a tecnologia estará disponível no mercado, caminhando ao lado de outras tecnologias inovadoras e permitindo o avanço do setor fotovoltaico.

Será excelente quando a indústria puder entregar uma energia semelhante a um custo significativamente reduzido. O preço do silício está diminuindo, mas o valor do plástico é bem mais barato. A tinta tem um custo muito baixo e isso é uma enorme vantagem. Além disso, sua consistência é melhor do que o silício, pois ela resiste melhor a diversas condições. É notável que a energia solar está se desenvolvendo e vai crescer ainda mais no futuro, e a tendência é a diminuição na utilização de combustível fóssil.

Vários benefícios da energia solar podem ser conquistados também individualmente, já que ela está disponível por meio de empresas privadas que comercializam painel gerador de energia solar para residências ou empresas que procuram redução de custos e colaboração com o meio ambiente. O objetivo dessas companhias é tornar o mundo um lugar melhor para se viver a cada dia.

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Nova Promessa da Tecnologia Fotovoltaica

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Descubra por que as células solares de perovskita podem ser o futuro da energia solar – e quais são os entraves.

A perovskita é um mineral de óxido de cálcio e titânio, com a fórmula química CaTiO3. O mineral foi descoberto nos Montes Urais da Rússia por Gustav Rose em 1839 e deve o seu nome ao mineralogista russo Lev Perovski (1792-1856).

Os termos perovskita e estrutura de perovskita são frequentemente usados ​​alternadamente, mas enquanto a verdadeira perovskita é formada de cálcio, titânio e oxigênio na forma CaTiO3, uma estrutura de perovskita é qualquer coisa que tenha a forma genérica ABX3 e a mesma estrutura cristalina da perovskita (o mineral).

A maneira mais simples de descrever uma estrutura de perovskita é como uma célula unitária cúbica com átomos de titânio nos cantos (cinza), átomos de oxigênio nos pontos médios das bordas (verde e azul) e um átomo de cálcio (roxo) no centro. Tons escuros são usados ​​para indicar camadas mais atrás.

O arranjo da rede perovskita pode ser descrito como um grande cátion atômico ou molecular (positivamente carregado) do tipo A no centro de um cubo. Os cantos do cubo são então ocupados por átomos B (também cátions com carga positiva) e as faces do cubo são ocupadas por um átomo menor X com carga negativa (ânion).

Dependendo de quais átomos ou moléculas são usados ​​na estrutura, as perovskitas podem ter um conjunto impressionante de propriedades interessantes, incluindo “magnetorresistência colossal” – sua resistência elétrica muda quando elas são colocadas em um campo magnético (o que pode ser útil para microeletrônica).

Algumas perovskitas funcionam como supercondutores, o que significa que podem conduzir eletricidade sem nenhuma resistência. Esse material exibe muitas outras propriedades interessantes e intrig

antes: ferroeletricidade, ordenação de carga, alta termeletricidade e a interação de propriedades estruturais, magnéticas e de transporte são características bastante observadas nesta família. Por isso, oferece oportunidades estimulantes para físicos, químicos e cientistas materiais.

Sistemas fotovoltaicos

A aplicação de perovskita como células solares é proeminente, uma vez que as sintéticas são reconhecidas como materiais de base para fotovoltaicos de baixo custo e alta eficiência. Especialistas preveem que o mercado de células fotovoltaicas de perovskita chegará a 214 milhões de dólares em 2025.

Em 2016, a Unicamp foi a primeira instituição a produzir células solares de perovskita no Brasil. O material, que vem sendo pesquisado pela ciência desde a década de 1960, mas que apenas recentemente teve a aplicação voltada para a geração de energia solar, é uma alternativa mais acessível e eficiente ao silício, empregado amplamente em sistemas fotovoltaicos.

Especialistas acreditam que o uso do material em sistemas fotovoltaicos resultará em maior eficiência energética e abrirá um um mercado altamente competitivo, reduzindo o valor dos painéis solares. Além disso, as células solares de perovskita oferecem atributos adicionais como flexibilidade, semitransparência, filme fino, peso leve e baixos custos de processamento.

As perovskitas oferecem uma vantagem significativa sobre o silício em aplicações fotovoltaicas, uma vez que as perovskitas reagem a uma gama mais ampla de frequências de luz visível, o que significa que convertem mais luz solar em eletricidade do que o silício.

A tecnologia, no entanto, ainda não está totalmente pronta comercialmente e as células solares de perovskita deverão enfrentar vários desafios antes que o sucesso comercial possa ser alcançado.

Entre essas questões estão a durabilidade, estabilidade, a pouca estabilidade das células em ar úmido e o risco de que esses dispositivos possam liberar chumbo, um elemento altamente tóxico, para o meio ambiente.

Luz azul é enorme progresso para LEDs baseados em perovskita

Em 2021, pesquisadores da Linköping University, Suécia, desenvolveram diodos emissores de luz azul eficientes baseados em perovskitas de haleto. Os novos LEDs podem abrir caminho para uma iluminação acessível e com baixo consumo de energia.

A iluminação é responsável por cerca de 20% do consumo global de eletricidade, número que poderia ser reduzido para 5% se todas as fontes de luz consistissem em diodos emissores de luz (LEDs). Os LEDs branco-azulados atualmente em uso, no entanto, exigem complexos métodos de fabricação e, ainda por cima, são caros, o que torna mais difícil alcançar uma transição global.

LEDs fabricados a partir de perovskitas halogenadas podem ser uma alternativa acessível e sustentável para monitores de iluminação e baseados em LED. Usando elementos do grupo halogênio, isto é, flúor, cloro, bromo e iodo, o material pode receber propriedades que dependem da composição química do cristal.

Já foram criados LEDs para luz verde e vermelha com perovskitas, mas ainda faltava uma cor: a azul. Segundo Feng Gao, professor do Departamento de Física, Química e Biologia da Universidade de Linköping, a luz azul é a chave para trazer as perovskitas emissoras de luz para aplicações práticas.

O desafio de criar luz azul nesse material é que ele requer uma composição química com uma grande fração de cloreto, o que o torna instável. LEDs baseados em perovskita azul foram criados anteriormente com o uso do que é conhecido como “técnica de confinamento quântico”, que fornece LEDs de baixa intensidade com baixa eficiência.

Entretanto, perovskitas estáveis ​​com a quantidade desejada de cloreto podem ser criadas com o auxílio da “técnica de cristalização assistida por vapor”. Além disso, os pesquisadores da Linköping University alcançaram uma eficiência energética de até 11% para os LEDs azuis baseados em perovskita.

A ciência das perovskitas é um campo de pesquisa relativamente novo que tem despertado grande interesse internacional, porque oferece um grande potencial para o desenvolvimento de materiais baratos e eficientes. Porém, os pesquisadores apontam a necessidade de mais estudos para que as aplicações possam ser feitas.

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Geração distribuída de fonte solar fotovoltaica dobrará até 2024, aponta Agência Internacional de Energia (AIE)

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Relatório Renewables 2019 indica que a capacidade global de energia renovável deverá crescer 50% nos próximos cinco anos, um aumento de 1.200 gigawatts

A geração distribuída a partir de fonte solar fotovoltaica deve dobrar de capacidade até 2024, representando quase metade de todo o crescimento da capacidade de fornecimento de fonte solar fotovoltaica no planeta. A previsão faz parte do relatório Renewables 2019 da Agência Internacional de Energia (AIE) divulgado nesta segunda-feira, 21. O relatório aponta perspectivas globais para fontes renováveis de energia nos próximos cinco anos.

O documento afirma que a capacidade global de energia renovável deverá crescer 50% nos cinco anos, um aumento de 1.200 gigawatts, o que é equivalente à atual capacidade total de geração de energia dos Estados Unidos. O aumento, diz o relatório, será impulsionado por redução de custos e esforços promovidos por políticas governamentais. A energia solar fotovoltaica representará 60% desse crescimento.

Com o novo quadro, as energia renováveis darão um salto na participação global de geração dos atuais 26% para 30% em 2024.

Hoje as cadeias de produção envolvidas na geração de energias renováveis já empregam mais de 10 milhões de pessoas no mundo, segundo relatório recente divulgado pela Agência Internacional de Energia Renovável (Irena, na sigla em inglês).

A AIE lembra que o ganho de espaço das fontes renováveis na geração de energia no mundo votou a crescer no ano passado, interrompendo um período de quase duas décadas de estagnação. Mas frisa que o ritmo de expansão das fontes renováveis no suprimento de energia a nível mundial ainda é muito inferior ao necessário para cumprir as metas globais de energia sustentável.

“As energias renováveis ​​já são a segunda maior fonte de eletricidade do mundo”, disse Fatih Birol, diretor executivo da AIE sobre o relatório. “Mas sua implantação ainda precisa acelerar, se queremos alcançar metas de longo prazo para o clima, a qualidade do ar e o acesso à energia”, alertou.

Comércio e indústrias puxarão geração distribuída de fonte solar fotovoltaica

No horizonte da geração distribuída de fonte solar fotovoltaica, as aplicações comerciais e industriais devem puxar o crescimento na sua participação na matriz energética global até 2024, somando 3/4 das novas instalações.

Para a AIE, o custo de geração de eletricidade a partir de sistemas fotovoltaicos solares distribuídos já está abaixo dos preços de eletricidade no varejo na maioria dos países. A agência prevê que esses custos caiam de 15% a 35% até 2024, tornando a tecnologia mais atraente em todo o mundo.

Mas o documento alerta para a necessidade de reformas de regulação e tarifa para garantir que o crescimento da fonte solar distribuída seja sustentável. Segundo a AIE, o aumento descontrolado pode atrapalhar os mercados de eletricidade, aumentando custos do sistema, desafiando a integração da rede de fontes renováveis ​​e reduzindo as receitas de operadoras.

Incerteza regulatória e falta de integração entre sistemas entre os desafios

De acordo com a AIE, há três desafios principais que ainda precisam ser superados para acelerar a implementação de fontes renováveis. São a incerteza regulatória e política, os altos riscos aos investimentos e a falta de integração de sistemas de fonte solar e eólica.

A agência aponta que ajustes na regulação somado ao apoio de políticas públicas direcionadas poderia elevar a capacidade de crescimento da geração distribuída de fonte solar fotovoltaica acima de 600 GW até 2024, o que é quase o dobro da capacidade total de geração do Japão hoje. Mas esse crescimento ainda representaria apenas 6% do potencial técnico da geração solar fotovoltaica, de acordo com estimativas da área total disponível para essa fonte.

Biocombustíveis já com 90% das fontes renováveis aplicadas em transporte

Segundo a AIE, os biocombustíveis já representam cerca de 90% das energias renováveis ​​nos transportes e seu uso deve aumentar em 25% nos próximos cinco anos. O crescimento será puxado pela Ásia, principalmente pela China, e é impulsionado por questões de segurança energética e exigências de redução da poluição do ar.

Apesar da rápida expansão dos veículos elétricos, a eletricidade renovável representará apenas um décimo do consumo de energia renovável no transporte em 2024. E a parcela de renováveis ​​na demanda total de combustível de transporte ainda permanece abaixo de 5%. A AIE prevê que a parcela de energias renováveis ​​no transporte aumentem em 20% até 2024.

A geração de energia renovável destinada a aquecimento também deve aumentar em um quinto sua capacidade de geração até 2024, um crescimento impulsionado pelos mercados da China, UE, Índia e Estados Unidos. Mas permanece pouco explorado. Em 2024 a geração renovável destinada a aquecimento ainda deve estar abaixo de 12% do fornecimento total de energia para aquecimento.

De segunda a sexta, pela manhã, assinantes da newsletter Comece seu dia recebem por e-mail um briefing produzido pela agência epbr com os principais fatos políticos, notícias e análises sobre o setores de petróleo e energia.

 

Créditos da matéria:  epbr

Créditos da imagem: © Fotolia

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Cientistas usam a noite para obter energia renovável

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Ideias que trazem benefícios para o planeta são sempre bem-vindas, como por exemplo, uma nova tecnologia que pode gerar energia para mais de 1 bilhão de pessoas. Confira mais na matéria:

Aproveitamento do calor que sobe para a atmosfera nessa fase do dia pode mudar a vida de pessoas que não têm acesso confiável à eletricidade.

Quando a geada se forma no chão durante a noite, ou gotas d’água aparecem nos pára-brisas dos carros, a causa geralmente é um fenômeno chamado resfriamento radiativo do céu. Pesquisadores americanos aproveitaram os princípios desse resfriamento para desenvolver uma maneira inovadora de produzir energia renovável à noite. O artigo no qual descrevem esse estudo foi publicado na revista “Joule”.

A abordagem poderia ser adaptada a uma tecnologia de baixo custo. Isso revolucionaria a vida de mais de 1 bilhão de pessoas no mundo que, segundo a Agência Internacional de Energia, não têm acesso confiável à eletricidade. O conceito pode ser usado como uma tecnologia autônoma ou trabalhar em combinação com a energia solar para produzir eletricidade durante o dia e a noite.

A hora da energia renovável

O resfriamento radiativo do céu é um fenômeno natural no qual uma superfície exposta ao céu expele seu calor no ar como radiação térmica. Parte desse calor sobe para a atmosfera superior e depois para áreas mais frias do espaço.

“Esse efeito ocorre naturalmente o tempo todo, especialmente em noites claras”, disse Aaswath Raman, professor da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) que liderou o estudo. “O resultado é que o objeto que ejeta o calor, seja um carro, o solo ou um edifício, será um pouco mais frio que a temperatura ambiente.”

Captura de calor

A nova tecnologia aproveita essa diferença de temperatura capturando parte do calor do ar circundante que, de outra forma, subiria ao céu, e convertendo-a em eletricidade. Ela não envolve grandes gastos: todas as peças usadas no experimento foram compradas em lojas de suprimentos eletrônicos e não somaram US$ 30 (cerca de R$ 120).

Segundo Raman, com alguns aperfeiçoamentos, uma pequena instalação no telhado de uma casa poderia fornecer energia suficiente durante a noite para carregar um telefone celular ou iluminar uma sala com lâmpadas de LED.

“Acreditamos que essa é uma demonstração intrigante de como o frio do espaço pode ser acessado como recurso de energia renovável e resulta em quantidades modestas, porém utilizáveis, de eletricidade”, disse Raman. “Achamos que isso também poderia formar a base de uma tecnologia complementar à energia solar. Embora a produção de energia sempre seja substancialmente menor que a dos dispositivos solares, essa nova tecnologia pode operar em horas em que as células solares não podem.”

 

Créditos da matéria:  Revista Planeta

Créditos da imagem: UCLA Samueli School of Engineering

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