E se as baterias deixassem de ser necessárias e outros métodos existissem para gerar eletricidade para alimentar os dispositivos? Esta é a abordagem deste revolucionário produto. Energia gerada continuamente, de dia e de noite, poderá ser uma realidade, brevemente!
Um dia as baterias poderão não ser necessárias
Os investigadores desenvolveram um novo gerador termoelétrico que pode gerar eletricidade continuamente utilizando o calor do sol e um elemento irradiante que liberta calor para o ar. Operando de dia ou de noite e em condições nebulosas, o novo TEG auto-alimentado poderá fornecer uma fonte de energia fiável para pequenos dispositivos eletrónicos, tais como sensores exteriores.
As fontes de energia tradicionais, tais como baterias, têm capacidade limitada e requerem substituição ou recarga periódica, o que pode ser inconveniente e insustentável. O nosso novo desenho TEG poderá oferecer uma solução de energia sustentável e contínua para pequenos dispositivos, abordando as limitações das fontes de energia tradicionais, tais como as baterias.
Explicou o investigador Jing Liu da Universidade Jimei.
Os TEG (gerador termoelétrico) são dispositivos de estado sólido que utilizam diferenças de temperatura para gerar eletricidade sem partes móveis. Na revista Optics Express, Liu e uma equipa multi-institucional de investigadores descrevem e demonstram um novo TEG que pode simultaneamente gerar o calor e o frio necessários para criar uma diferença de temperatura suficientemente grande para gerar eletricidade mesmo quando o sol não está a brilhar.
A fonte de energia passiva é feita de componentes que podem ser facilmente fabricadas.
O desenho único do nosso gerador termoelétrico auto-alimentado permite o seu funcionamento contínuo, independentemente das condições meteorológicas. Com um maior desenvolvimento, o nosso TEG tem o potencial de ter impacto numa vasta gama de aplicações, desde sensores remotos a eletrónica utilizável, promovendo uma abordagem mais sustentável e amiga do ambiente para alimentar a nossa vida quotidiana.
Disse Jing Liu.
Aumentar o desempenho dos geradores termoelétricos
Quando um material termoelétrico experimenta um gradiente de temperatura, os eletrões fluem do lado quente para o lado frio, gerando uma corrente elétrica. Embora existam geradores termoelétricos baseados neste fenómeno, estes tendem a produzir diferenças de temperatura instáveis e não geram eletricidade suficiente para serem úteis.
Para fazer face a estas limitações, os investigadores desenvolveram um novo tipo de TEG. Este utiliza um componente chamado ultra-broadband solar absorber (absorvedor solar de banda ultra-alta), UBSA, para captar a luz solar, que aquece um dos lados do gerador.
Simultaneamente, outro componente denominado de planar radiative cooling emitter (emissor de radiações planares de arrefecimento), RCE, arrefece o outro lado, libertando calor. Tanto o UBSA como o RCE podem ser aplicados a um substrato flexível, que pode ser útil para alimentar dispositivos portáteis, por exemplo.
Como a potência de aquecimento do UBSA é significativamente superior à potência de arrefecimento do RCE à intensidade normal da luz solar, os investigadores colocaram o RCE num UBSA com uma área de superfície maior. Quando a luz solar atinge todo o dispositivo, as partes sem sombra do UBSA absorvem a energia do sol para aquecer, enquanto o RCE acima dele começa a arrefecer. A combinação de aquecimento e arrefecimento cria uma diferença de temperatura que é convertida em eletricidade.
Durante a noite ou em dias nublados, a diferença de temperatura é significativamente reduzida devido à ausência de luz solar direta. Contudo, ainda existe uma diferença de temperatura que pode ser utilizada para gerar eletricidade, embora de forma menos eficiente do que num dia de sol.
Gerar eletricidade durante a noite
Para testar o dispositivo, os investigadores conduziram experiências ao ar livre em diferentes condições meteorológicas. Monitorizaram a tensão de saída do dispositivo e descobriram que este podia gerar eletricidade continuamente durante o dia e a noite e em condições de luz nublada. Em condições diurnas claras, o dispositivo atingiu uma tensão de pico de 166,2 mV, suficiente para alimentar um pequeno sensor ou dispositivo. Durante a noite clara e durante o dia nublado, gerou 14,7 mV e 95 mV, respetivamente.
O nosso método inovador de combinar aquecimento solar com arrefecimento radiativo permite ao TEG gerar eletricidade sem interrupções. Isto poderia melhorar o acesso a serviços críticos, especialmente em áreas remotas ou subdesenvolvidas, onde as fontes de energia tradicionais não estão disponíveis.
Referiu Haoyuan Cai, membro da equipa de investigação.
Os investigadores estão agora a trabalhar para otimizar ainda mais a eficiência, durabilidade e escalabilidade do dispositivo e planeiam testar a sua estabilidade e fiabilidade a longo prazo em várias condições. Pretendem também explorar o potencial de produção em massa rentável e melhorar o desempenho do dispositivo e a sua adaptabilidade a diferentes aplicações.