Cientistas fazem projeto para coleta eficiente de energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/09/2011

Estrutura do complexo de captura de energia da luz solar, mostrando a organização das moléculas que capturam e transmitem a energia com eficiência extraordinária.[Imagem: Greg Scholes

Circuitos moleculares

A energia solar pode ser capturada de forma eficiente, e transportada por longas distâncias, usando minúsculos circuitos moleculares.

É o que propõe o Dr. Gregory Scholes e seus colegas da Universidade de Toronto, no Canadá.

A equipe descobriu como projetar esses circuitos moleculares, que são 10 vezes menores do que os mais finos fios existentes no interior dos processadores de computador.

A ideia não é nova, mas é radicalmente promissora: imitar a fotossíntese das plantas, criando uma fotossíntese artificial com potencial para ser a fonte definitiva de energia limpa.

O trabalho de vários grupos ao redor do mundo no campo da fotossíntese artificial tem gerado conhecimentos novos na forma como as plantas, algas e bactérias usam a mecânica quântica para otimizar a captura de energia do Sol.

Agora os cientistas juntaram o quebra-cabeças desse conhecimento, mapeando as diversas estruturas moleculares e suas funções - um passo essencial para a sua reprodução de forma artificial, criando "células solares biomiméticas".

Antena biológica

Nas plantas, a luz do Sol é capturada por uma espécie de "antena" biológica, formada por moléculas "coloridas" - corantes ou pigmentos - que direcionam a energia para proteínas especiais, que a utilizam para produzir oxigênio e açúcares.

É isto o que os cientistas estão tentando imitar.

"A produção de combustível solar normalmente começa com a energia da luz sendo absorvida por uma estrutura de moléculas. A energia é armazenada por um breve momento na forma de elétrons em vibração, sendo então transferida para um reator adequado," explica o professor Scholes, citando um esquema artificial.

O grande gargalo está na velocidade com que as moléculas-antena das plantas mantêm a energia - apenas alguns bilionésimos de segundo. Se a energia não for transferida rapidamente, ela pode fritar as estruturas biológicas, matando a planta.

O segredo está nas propriedades quânticas dessas antenas, que são feitas de apenas algumas dezenas de pigmentos.

Foi neste conhecimento que os pesquisadores conseguiram avançar, idealizando meios para replicar o processo de forma artificial usando simulações computadorizadas.

É a primeira vez que os cientistas conseguem descrever com tantos detalhes as funções de cada um dos elementos fotossintéticos das plantas e algas. [Imagem: Scholes et al./Nature Chemistry]

Receita de fotossíntese artificial

Segundo eles, serão necessários quatro elementos básicos para garantir a captura e a distribuição da energia solar com as antenas nanoscópicas.

O primeiro é mais óbvio é o desenvolvimento dos componentes básicos da antena, que devem ser moléculas com alta capacidade de absorção de energia. Esses fotoabsorvedores deverão ser bem distribuídos para aumentar a probabilidade de conversão dos fótons em elétrons em toda a antena.

O segundo elemento é um adequado agrupamento das moléculas absorvedoras de luz, de forma que elas possam: a) absorver diferentes comprimentos de onda; b) criar gradientes de energia para que a energia flua sempre em um determinado sentido; e c) explorar várias rotas para a transferência da energia captada, explorando o fenômeno da coerência quântica.

Também deverá ser garantido que as escalas de energia envolvidas no processo de transferência da energia sejam mais ou menos ressonantes. Isso deverá garantir que os mecanismos de transferência quântica e clássica se combinem para que a energia seja transmitida tanto por distâncias curtas quanto longas - quando várias antenas estiverem conectadas.

O quarto e último elemento é que a transferência de energia não deve ser tão rápida quanto possível, mas tão rápida quanto necessário. Isto significa a necessidade da incorporação de mecanismos regulatórios nas próprias antenas, por exemplo, "peles" que sejam capazes de dissipar qualquer excesso danoso de energia.

Bibliografia:

Lessons from nature about solar light harvesting
Gregory D. Scholes, Graham R. Fleming, Alexandra Olaya-Castro, Rienk van Grondelle
Nature Chemistry

Ponte solar vai gerar quase 1 MW de energia

Fonte Site Inovação Tecnológica.

Ponte solar

Começou a ser construída em Londres, no Reino Unido, a maior ponte solar do mundo.

A ponte vitoriana sobre o rio Tâmisa, construída em 1886, será transformada na fundação da estação Blackfriars.

Sobre ela, a empresa japonesa Sanyo está instalando 4.400 painéis solares fotovoltaicos, criando uma usina solar capaz de gerar 1,1 MW de energia.

Os painéis estão sendo instalados na forma de um teto de 6.000 metros quadrados.

Para compensar a cobertura, "tubos solares" serão usados para captar a luz do Sol e direcioná-la para a iluminação interna. [Imagem: Network Rail]

Usina solar

Em média, os engenheiros calculam que a ponte solar deverá gerar 900.000 kWh de energia, suprindo 50% do consumo da estação e reduzindo as emissões de carbono em 511 toneladas por ano.

Outras técnicas ambientalmente corretas que estão sendo instaladas na estação incluem um sistema de coleta de água da chuva, para uso nos banheiros e na limpeza, e "tubos solares", para captar a luz do Sol e direcioná-la para a iluminação interna.

Microinversor brasileiro viabiliza usinas solares domésticas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/10/2011

É cada vez mais comum ver sobre os telhados das casas e edifícios painéis solares fotovoltaicos para a geração de energia.

Como os painéis solares ainda são caros, um grande incentivo para sua utilização seria a possibilidade de vender a energia gerada para as concessionárias, quando o proprietário da casa não a estivesse utilizando.

Essa geração distribuída de energia é um dos conceitos mais difundidos hoje no mundo, em substituição ao sistema atual, de grandes usinas geradoras que distribuem para consumidores passivos.

Mas, para que os consumidores se transformem em geradores de energia, é necessário um equipamento que possa captar a energia gerada em cada residência e injetá-la na rede de distribuição, onde ela poderá ser compartilhada e usada por outros consumidores.

Foi o que fizeram Jonas Rafael Gazoli, Ernesto Ruppert Filho e Marcelo Gradella Villalva, engenheiros eletricistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Microinversor

Os pesquisadores desenvolveram um microinversor monofásico que permite ligar os painéis solares fotovoltaicos à rede elétrica de baixa tensão.

Os sistemas fotovoltaicos são constituídos basicamente por um ou mais painéis solares, acoplados a um microinversor eletrônico. A função básica do inversor é converter a eletricidade de corrente contínua, como é gerada pelas células solares, em corrente alternada, que é a forma pulsada de energia presente na rede elétrica.

Como uma placa solar produz cerca de 25 volts (V) em corrente contínua, a função do microinversor é compatibilizar essa energia com a tensão de 127 V ou 220 V da corrente alternada da rede elétrica.

Para a produção local de energia, basta instalar o painel solar no telhado da residência e o microinversor em um ponto da rede, como se fosse um eletrodoméstico.

Se o consumo da residência for inferior à produção, o excesso pode ser exportado para a concessionária local. Um medidor bidirecional instalado em substituição ao medidor de energia padrão permitirá registrar a energia fornecida e recebida ao longo do dia, de forma que o usuário pague apenas pela diferença.

Capacitores eletrolíticos

Segundo Gazoli, a grande inovação do seu microinversor é a eliminação dos capacitores eletrolíticos, componentes responsáveis pelo armazenamento momentâneo de energia.

Esses componentes possuem vida útil curta, de sete anos em média, quando trabalham sob temperaturas altas, como no caso da geração solar de energia.

Já um sistema fotovoltaico tem uma vida útil da ordem de 25 anos, o que força a troca do equipamento várias vezes.

O principal objetivo da pesquisa da Unicamp é construir um microinversor com grande vida útil que não use capacitores eletrolíticos, equiparando assim a vida útil de todos os equipamentos usados na "usina doméstica".

O Brasil ainda não possui uma regulamentação que permita a negociação direta da energia produzida por particulares com as concessionárias, embora o assunto esteja em discussão sob o patrocínio da Abinee (Associação Brasileira da Indústria Eletro Eletrônica).

Governo vai licitar, em conjunto, três hidrelétricas no Rio Parnaíba

O governo federal deve licitar, em conjunto, três usinas hidrelétricas no Rio Parnaíba, na divisa do Maranhão com o Piauí, no próximo leilão de energia nova (Leilão A-5) da Empresa de Pesquisa Energética (EPE). As usinas Castelhano, Cachoeira e Estreito Parnaíba estão entre as oito hidrelétricas previstas para entrar em licitação este ano.

O governo já havia tentado vender Cachoeira e Estreito Parnaíba em um leilão anterior da EPE, mas os empreendimentos não atraíram interesse de nenhum investidor. “Ao serem licitadas juntas, o empreendedor terá alguns ganhos de escala, como equipamentos que ele pode botar numa obra e ir escalonando para outra, em logística e em investimentos na área ambiental. Ao se construir a obra junta, se reduz o custo total. Ao leiloar [dessa forma], a gente acha que vai tornar o empreendimento mais viável”, disse o presidente da EPE, Maurício Tolmasquim.

A usina Ribeiro Gonçalves, também no Rio Parnaíba, será licitada separadamente, por causa da localização mais distante.

Como as usinas Cachoeira e Estreito Parnaíba já entraram em um leilão anterior, já têm licença prévia, condição obrigatória para que entrem do próximo leilão. As seis usinas restantes terão que apresentar a licença prévia até o início de dezembro.

10/10/2011 - 16h39 Nível das hidrelétricas brasileiras é maior do que em 2010

SÃO PAULO - Em setembro, perto do fim da época de seca no país, que vai de maio a outubro, o nível dos reservatórios das usinas hidrelétricas brasileiras estava acima do registrado no mesmo período de 2010. Segundo os dados fornecidos pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), o armazenamento de energia está bem acima da meta para 2011.

No final de setembro, o sistema Sudeste e Centro-Oeste tinha 65,35% de energia armazenada. No mesmo período do ano passado, o nível estava em 49,26%. No sistema Sul, o armazenamento estava em 93,6% no mês passado. Um ano atrás, o período de seca tinha castigado mais as hidrelétricas da região, pois o nível era de 64,26.% No Nordeste também havia mais espaço para a geração de energia elétrica nas usinas: 60,31% contra 48,28% em setembro do ano passado.

O único sistema em que o período de seca deste ano não se diferenciou muito de 2010 foi o da região Norte. Enquanto em setembro agora o armazenamento estava em 52,18%, no ano passado ele era de 45,30%.

O último verão, mais chuvoso, e o período de estiagem no meio deste ano menos rigoroso do que no último ano serviu para uma folga maior para o setor hidrelétrico. De acordo com a ONS, a meta segura para o sistema SE/CO para dezembro é de 20% de energia armazenada. No Sul, a curva de reversão foi fixada em 33% e no Nordeste em 20%. O sistema Norte é esvaziado após o período de seca para poder comportar as chuvas nos meses subsequentes, que apresentam alto índice pluviométrico na região, por isso não tem meta segura estipulada.

(Rodrigo Pedroso | Valor)