Da Redação com Jornal da USP
Em um mundo cada vez mais consciente sobre a necessidade de fontes de energia renováveis e sustentáveis, a inovação no setor eólico tem ganhado um protagonismo especial. As turbinas eólicas sem hélices, uma tecnologia promissora que pode redefinir o futuro da energia produzida a partir dos ventos, está apenas começando e traz grandes promessas de baixo custo e aumento de eficiência.
As turbinas eólicas sem hélices, como o Vórtez da startup espanhola Vortex Bladeless, apresenta um design cilíndrico e sem hélices. Este design inovador permite que o dispositivo vibre com o vento, um movimento que gera energia de forma eficiente.
Os benefícios dessa tecnologia são inúmeros. Primeiramente, promete ser cerca de 30% mais barata que as turbinas convencionais, graças aos menores custos de instalação e manutenção. Além disso, estas turbinas são capazes de operar em locais com velocidades de vento menores, onde os geradores convencionais não seriam eficazes.
Outro aspecto notável é a sua capacidade de operar silenciosamente, sem representar uma ameaça aos pássaros locais – um problema comum associado às turbinas eólicas tradicionais. Atualmente, a Vortex Bladeless já está testando 100 protótipos pré-comerciais, demonstrando a viabilidade e o potencial de aplicação dessa tecnologia.
A estrutura é projetada para oscilar com o vento, um processo conhecido como vibração induzida por vórtice. Esta oscilação é então convertida em energia elétrica, um processo que se adapta rapidamente às mudanças repentinas de vento, tornando-o ideal para ambientes urbanos.
E isso não é tudo. Do outro lado do Atlântico, a empresa norte-americana Aeromine Technologies trouxe outra inovação no campo da energia eólica. Ela desenvolveu uma turbina sem pás que é capaz de gerar 50% mais energia do que o mesmo custo de painéis solares tradicionais instalados no telhado e usando apenas 10% da área. Este avanço não só melhora a eficiência energética, mas também aborda as limitações dos painéis solares, como a baixa eficiência e a necessidade de grandes quantidades de painéis para produção significativa de energia.
A turbina da Aeromine Technologies, embora ainda cercada por certo mistério em relação às suas especificações exatas, já mostrou ser capaz de gerar uma quantidade substancial de energia com uma capacidade estimada de 5 kW, equivalente à geração de energia de cerca de nove painéis solares residenciais atualmente disponíveis. Este desenvolvimento apresenta um enorme potencial para residências e empresas.
Além da eficiência energética, a empresa destaca outras vantagens de sua turbina. A ausência de partes móveis expostas reduz significativamente a manutenção, aumentando a vida útil do equipamento. Além disso, a natureza imóvel e silenciosa da tecnologia a torna menos intrusiva visual e sonoramente.
No entanto, como em qualquer inovação, é essencial abordar também os desafios e limitações. A viabilidade a longo prazo e a integração dessas turbinas em diferentes ambientes ainda precisam ser exploradas. Além disso, a aceitação do mercado e a adaptabilidade das infraestruturas existentes são fatores cruciais para o sucesso dessas tecnologias.
Concluindo, as turbinas eólicas sem hélices representam um avanço significativo na busca por soluções de energia limpa e eficiente. Com suas vantagens em termos de custo, eficiência e impacto ambiental essas inovações têm o potencial de transformar a paisagem da geração de energia eólica. Em direção a um futuro mais sustentável, tecnologias como estas são essenciais para enfrentar os desafios da transição energética.
Hidrogênio verde
A urgente transição energética, ou descarbonização da matriz energética, tem levado agências de fomento a aplicar elevados recursos e os pesquisadores a se debruçar sobre suas mesas para refletir e buscar soluções que melhorem a viabilidade comercial do hidrogênio verde, uma vez que este combustível é totalmente sustentável e não gera nenhum gás de efeito estufa (GEE), nem na sua produção nem no seu consumo.
Mas o que é o hidrogênio verde? Basicamente, o hidrogênio verde é obtido da eletrólise da molécula da água, ou seja, quebrando a molécula de água e obtendo-se o gás hidrogênio (H2) e oxigênio (O2). Porém, o hidrogênio só é considerado verde e, portanto, totalmente sustentável e ecologicamente correto, se a energia utilizada na eletrólise também for de origem renovável e sem emissão de gases de efeito estufa.
Este é o problema que tanto motiva os pesquisadores, uma vez que para ocorrer a eletrólise usa-se bastante energia elétrica; como sempre há perdas em uma conversão energética, nos processos mais otimistas calcula-se que cerca de 80% da energia elétrica utilizada na eletrólise resulta em energia acumulada no gás hidrogênio.
Considerando que ainda hoje a fonte de energia renovável mais cotada para produção de hidrogênio verde é a solar fotovoltaica, que possui em média uma eficiência de 14%, ou seja, de toda a energia do sol que incide sobre os painéis, apenas 14% é transformada em energia elétrica. Assim, na produção de hidrogênio verde a partir de fontes solar fotovoltaicas, obteríamos uma eficiência de cerca de 11,2% de toda energia solar que incide sobre os módulos solares, o que é bastante baixo para uma viabilidade econômica.
De acordo com um grupo de pesquisadores da Universidade de Tubingen, da Alemanha, a possibilidade de produção do hidrogênio verde com viabilidade comercial está mais próxima. O grupo de pesquisadores, liderados por Matthias May, tem trabalhado para desenvolver células fotoeletroquímicas para produção do hidrogênio verde por um processo chamado de fotossíntese artificial, que basicamente é a obtenção do gás hidrogênio a partir da água em um reator que utilize a luz solar diretamente, como fonte de energia, dispensando assim a conversão de luz solar em eletricidade para depois usar essa energia na produção de gás hidrogênio.
Energia solar em casa
O que você acha da ideia de usar à noite a energia que foi produzida durante o dia pelos painéis fotovoltaicos, chamados também de painéis solares, e que ficou armazenada nas paredes ou na fundação da casa que a gente mora? Não, não se trata de armazenar essa energia em baterias de lítio no porão, mas em supercapacitores com base em materiais de construção, mais especificamente cimento e negro de fumo, um pó de carvão de cor preta intensa e finamente dividido que pode ser projetado para adicionar resistência e durabilidade a diversos produtos para diversas finalidades, inclusive modular a condutividade elétrica e térmica em cabos de energia.
A ideia de ter uma casa com total autonomia na produção e consumo de energia pode se tornar real, de acordo com pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, o MIT, nos Estados Unidos. Eles publicaram um artigo na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, em junho deste ano, que demonstra que é possível construir uma célula de supercapacitor a partir da mistura desses materiais, cimento e negro de fumo. Um capacitor é um dispositivo elétrico capaz de armazenar energia elétrica, semelhantemente a uma bateria, entretanto, enquanto a bateria armazena a energia em forma de energia química, os capacitores armazenam a energia em forma de campo elétrico. Já os supercapacitores são capacitores capazes de armazenar grandes quantidades de energia elétrica em forma de campo elétrico.
Os pesquisadores do MIT demonstraram que a mistura de cimento, negro de fumo e água, nas quantidades certas, possibilitam a construção de uma célula de supercapacitor, de pequenas dimensões, cerca de 1 cm de diâmetro e 1 mm de espessura, que é capaz de armazenar 1 V de eletricidade. Unindo três células dessas foi possível fornecer 3 V de eletricidade e acender um LED. O interessante do estudo é que os pesquisadores demonstraram que essa mistura de cimento, nas quantidades que eles determinaram, não prejudica a resistência mecânica do concreto, o que possibilitaria sua utilização na construção civil.
Os cálculos apresentados no artigo demonstram que cerca de 45 m³ desse material, o que equivale a um cubo de 3,5 m de lado, seriam suficientes para armazenar 10 kWh de eletricidade, ou seja, o equivalente à energia elétrica média consumida diariamente em uma residência. Os pesquisadores argumentam que esses 45m³ de material necessário, seriam facilmente alcançados somente na fundação das casas, ou seja, no concreto utilizado para fazer o alicerce. Assim, ao instalar painéis fotovoltaicos no telhado, a energia excedente poderia ser armazenada nessa estrutura de supercapacitores na fundação da casa, para que os moradores pudessem usar à noite essa energia armazenada ao longo do dia.
As informações são da Série Energia do Jornal da USP