O grande espaço ocupado por janelas em edifícios de escritórios e arranha-céus pode ser um campo fértil para a colheita de energia solar – se células solares leves pudessem ser feitas com uma eficiência bastante alta e estética atraente. Agora, pesquisadores da Universidade de Oxford anunciam células solares semitransparentes que podem fazer exatamente isto.
Para uso em janelas, as células solares precisam absorver a luz suficiente para produzir energia, mas também deixar passar luz o suficiente para ser transparente. Materiais fotovoltaicos orgânicos podem absorver a luz infravermelha e passar a luz visível, mas eles têm muito baixa eficiência. Semicondutores inorgânicos, como o silício amorfo, absorvem fortemente na parte visível do espectro, de modo que as películas têm de ser muito finas para serem transparentes, diminuindo assim a quantidade de fótons que captura. Eles também tendem a dar janelas uma tonalidade acastanhada ou avermelhada, algo que os arquitetos não gostam.
A equipe de Oxford, liderada pelo físico Henry J. Snaith, construíram suas células solares usando perovskitas, uma classe de materiais cristalinos minerais, que atraiu recentemente muita atenção entre os pesquisadores em energia fotovoltaica. Perovskitas têm propriedades semelhantes aos semicondutores inorgânicos e apresentam eficiência de conversão solar para eletricidade de mais de 15%.
Para fazer com que suas células semitransparentes, os pesquisadores primeiro depositaram um filme da perovskita CH₃NH₃PbI₃ – xClx em vidro revestido com óxido de estanho dopado com flúor. Fizeram o filme por mistura de iodeto de metilamónio e de cloro e chumbo spin-coating a solução, juntamente com um solvente, tal como o dimetilsulfóxido, sobre o vidro. Em seguida, o filme resultante é aquecido a temperaturas que variam entre 90 e 130°C. À medida que a solução resfria, ele foi submetido a um processo chamado de desumidificação, que formaram gotículas na superfície do vidro, levando a ilhas de material cristalino com espaços vazios entre eles como o solvente evaporado. As ilhas absorvem fótons e os convertem em elétrons, enquanto a luz atingindo as áreas vazias passa. O resultado foi uma célula solar transparente com um tom acinzentado.
À medida que a transparência da película aumenta, diminui a eficiência. As células mais transparentes, que permitem transparência de cerca de 30% da luz recebida, converte luz em eletricidade com eficiência de 3,5%. Os filmes mais escuros, com apenas 7% de transparência, teve eficiência perto de 8%. Snaith diz o revestimento ideal seria deixar passar cerca de metade da luz para ter uma eficiência de conversão de 5%. “Acreditamos que há muito espaço para melhorá-lo ainda mais”, diz ele. Ele formou uma empresa, a Oxford Photovoltaics, com a esperança de comercialização de um dispositivo em 2017.
Snaith diz que o próximo passo é determinar a estabilidade do material. Uma célula solar prática deve funcionar por vários anos. Mas, mesmo se ele parar a geração de eletricidade, a janela que contém a célula deve manter a sua cor e transparência por pelo menos uma década. Além disso, as células solares, que seria mais provável ser inserida entre duas placas de vidro em um design de vidro duplo padrão, seria necessário eletrodos transparentes para transmitir a eletricidade. Snaith diz que esses provavelmente consistiriam de nanofios de metal ou óxido de estanho índio spin-revestido.
A nova célula solar é “uma tecnologia fantástica”, diz Yang Yang, chefe da divisão de materiais orgânicos e do grupo de dispositivos da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. Yang, que também está pesquisando células solares transparentes para janelas, diz que ainda há desafios para a comercialização de perovskitas, tais como o uso de chumbo e sensibilidade das células à umidade. Mas ele acha que os materiais são promissores: “O rápido progresso da eficiência é sem precedentes na tecnologia de células solares.”

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Iluminando o caminho

Fonte: The Economist

Tecnologia de energia solar: Lâmpadas elétricas solares melhores e mais baratas prometem acabar com lanternas a querosene.

Que dispositivo de plástico, que se encaixa perfeitamente na mão, pode mais rapidamente melhorar a vida das pessoas mais pobres do mundo? Na última década, a resposta foi clara: o telefone celular. Mas, ao longo da próxima década será a lâmpada movida a energia solar, composta de alguns diodos emissores de luz (LEDs), um painel solar e uma bateria recarregável pequena, envolto em uma casca de plástico durável. Assim como a propagação de telefones celulares em países pobres tem transformado vidas e impulsionou a atividade econômica, a iluminação solar está pronta para melhorar a renda, o aproveitamento educacional e a saúde em todo o mundo em desenvolvimento.

Como já aconteceu com os celulares, iluminação solar está caindo de preço, melhorando na qualidade e beneficiando novos modelos de negócios que tornam mais acessível e disponível para aqueles na base da pirâmide. E sua propagação é sustentável porque está sendo conduzido pelas forças de mercado, não de caridade.

Os telefones se espalharam rapidamente porque eles forneceram um substituto para viagens e infra-estrutura deficiente, ajudou os comerciantes encontrar melhores preços e impulsionou o empreendedorismo. Para um pescador ou um agricultor que comprar um telefone celular fazia sentido porque se pagou em poucos meses. O argumento econômico para a iluminação solar é ainda mais claro: a compra de uma lâmpada que acusações no sol durante o dia, e então produz luz à noite, pode eliminar os gastos com o querosene que alimenta as lâmpadas convencionais. Dos 1,4 bilhões de pessoas sem acesso à rede elétrica, a maioria vive em latitudes equatoriais, onde o sol se põe rapidamente e há apenas um breve período de crepúsculo. Mas lâmpadas solares trabalhar em qualquer lugar o sol brilha, mesmo em lugares que estão fora da rede, ou onde o poder grade é caro ou não confiável.

As economias potenciais são enormes. De acordo com um estudo recente da International Finance Corporation, braço do Banco Mundial, US $ 10 bilhões por ano são gastos com querosene na África sub-saariana sozinho para iluminar casas, locais de trabalho e áreas comunitárias. Globalmente, o número tem vindo a colocar em US $ 36 bilhões. Flexiway, um fabricante australiano-argentina de lâmpadas solares, encontrados em seus ensaios, na Tanzânia, que as famílias muitas vezes gasto mais de 10% de sua renda em querosene, e outros estudos colocam o número tão alto quanto 25%. E querosene não se limita a comer-se a renda familiar que poderia ser gasto em outras coisas. Também é perigoso. Lanternas de querosene, uma tecnologia centenária, são os riscos de incêndio. O fumo Mechas, as fendas de vidro, e a luz pode ser demasiado fraca para ler. A Organização Mundial de Saúde diz que as partículas finas na fumaça de querosene causar doença pulmonar crônica. Queimando querosene também produz de mudança climática de dióxido de carbono das emissões.

Dê uma olhada em algumas das lâmpadas solares agora disponíveis na África, Ásia e América Latina, e suas vantagens são imediatamente aparentes. Mesmo as lâmpadas mais básicas solares superam lanternas de querosene. Um dispositivo típico leva oito a dez horas para carregar, e depois fornece quatro ou cinco horas de luz clara e branca de alta eficiência de LEDs brancos. O número de vezes que as lâmpadas solares pode ser carregada antes de suas baterias internas desgaste melhorou muito nos últimos anos, juntamente com sua capacidade de lidar com a água, poeira e ser descartado. O preço inicial de US $ 10 ou ainda é muito alta para os mais pobres clientes a pagar, pelo menos na frente. Mas, como com os celulares, os preços continuam a cair e novos modelos de negócios estão começando a oferecer novas maneiras de distribuir o custo.

Haja luz

“O fim de tecnologia do negócio de energia solar está lá, agora temos que pensar no modelo de negócio”, diz Nick Hughes, co-fundador da M-Kopa, uma start-up baseada no Quênia. Ele já ajudou a desenvolver M-PESA, líder mundial do Quênia esquema de transferência móvel de dinheiro, que é usado por cerca de 70% da população adulta e tem gerado imitadores em muitos outros países. Sr. Hughes agora quer aplicar o mesmo raciocínio para a iluminação.

O sistema M-KOPA consiste de uma estação base com um painel solar, três lâmpadas e um kit de carregamento para telefones – todo um sistema elétrico para uma pequena casa que normalmente custa cerca de US $ 200. Clientes no Quênia pagar R $ 30 na frente e, em seguida, pagar o saldo em parcelas pequenas, usando seus celulares. Enquanto eles continuar a fazer pagamentos, o sistema fornece luz livre e poder e, eventualmente, ele próprio abertamente. Usando o dinheiro móvel como um mecanismo de pagamento flexível significa que os parentes podem chip remotamente e permite que os agricultores para variar o tamanho de pagamentos em função da sua liquidez. Ele também fornece um mecanismo para o governo fornecer subsídios para famílias com crianças, ou crianças que estudam para os exames. Além disso, a estação-base fornece um registro de pagamento que poderia ser usado pelos bancos como uma história de crédito ao oferecer empréstimos ou hipotecas. As primeiras unidades comerciais foram colocadas à venda em junho.

“Lâmpadas solares trabalham em qualquer lugar onde o sol brilha, mesmo em lugares que estão fora da rede.”

Eight19, uma start-up originada na Universidade de Cambridge, tem um modelo semelhante, em que pequenos pagamentos, como aqueles usados  para comprar querosene, permitir a compra de um sistema de energia solar, iluminação a ser espalhar. Usuários de seu sistema IndiGo pagar cerca de 10 dólares na frente. Eles, então, comprar raspadinhas por tão pouco quanto $ 1 cada, e enviar o número em cada cartão por mensagem de texto para um servidor central que responde com um código de acesso que é aproveitado para a unidade de índigo e fornece um certo número de horas de iluminação. Mais uma vez, cada pagamento vai para comprar o sistema imediatamente, e uma típica família terá pago por ele após 18 meses de uso. Mesmo pagando o empréstimo com raspadinhas, os usuários pagam a metade de cada hora de iluminação como fizeram com querosene. Com tanto M-Kopa e Eight19 modelos, as luzes se apagam, se os pagamentos parar, proporcionando um incentivo para continuar a pagar.

Outra abordagem inovadora é aquela tomada pela socialite, um esquema desenvolvido por Wa Politécnica no Gana e na Cooper Union, em Nova York. Trata-se de um sistema centralizado, o sistema a nível da aldeia com um grande painel solar que carrega uma bateria de carro. Isto é usado, por sua vez, para carregar as baterias menores nas lanternas, que são construídos com materiais locais. A família paga US $ 4-5 para a lâmpada (na verdade, para a adesão do regime) e US $ 1-2 por mês para recarregar. Estes encargos permitiu que os aldeões para pagar todo o sistema dentro de 18 meses ou mais. Tudo foi concebido para ser mantido e reparado pelos locais: se uma lâmpada não é substituído por outro, enquanto ser reparado. Isso melhora a confiabilidade, e centralizar o carregamento solar reduz o custo de cada lâmpada.

Iluminação África, um projeto do Banco Mundial, cujo objetivo é “catalisar mercados para iluminação moderna”, certificou uma lista de lâmpadas solares que atendem aos padrões mínimos de confiabilidade e metas recomendadas para o brilho e tempo de execução. Um dos fornecedores de sua lista é uma empresa americana, D.light, especializada em projetos duráveis, utilitárias. Seu carro-chefe é o lanterna S10. Ela destina-se a fornecer a luz ambiente em vez de luz dirigida para as tarefas, e contém uma bateria de níquel-hidreto metálico, em vez de uma pilha mais barata de níquel-cádmio. Em um teste informal de luzes solares realizadas pela The Economist na África, os usuários reclamaram sobre a qualidade da luz e sabão e lanterna estilo de design. Mas a empresa ganhou aplausos por seus outros modelos: a sua maior lâmpada, o S250, foi incluída pelo Museu Britânico, em sua “História do Mundo em 100 objetos” exposição como objeto 100. O modelo menor S1, que custa R $ 8, destina-se para uso como uma lâmpada de mesa (ver foto acima).

Experimentado e testado

A lanterna N200 feita por outra empresa americana, Nokero (para “não querosene”), tem um design inspirado por uma lâmpada incandescente, e custa cerca de US $ 15. Funcionou bem para cozinhar, limpar e sentados ao redor de uma mesa, mas foi considerado menos adequado para estudar. O músculo solar, uma lâmpada solar fabricado por Flexiway, pode ser usado como uma luz da mesa. Seu design compacto e quadrado, com um painel solar de um lado e LEDs por outro lado, permite também diversas luzes para ser agarrados juntos para fazer um painel maior. O design quadrado surgiu depois de uma versão anterior e circular foi confundido com uma mina terrestre, diz James Fraser de Flexiway. A empresa pode embalar 2.750 de suas lâmpadas $ 10 em um metro cúbico, um plus em países onde o transporte é caro. Eles estão sendo distribuídos por ONGs em Papua Nova Guiné e vários países africanos.

A melhor lâmpada solar entre os testados foi o Rei Sol, produzido por uma empresa indiana, Planeta Greenlight. Foi comprado na prateleira de um supermercado Africano para US $ 24. Luz quase ofuscante do Rei Sol foi apreciada pelos utilizadores, como era seu design aparentemente inquebrável. O estande fio estranho de aparência funcionou bem. Único inconveniente a lâmpada era de que o seu painel solar é separado, em vez de ser construído para a lâmpada.

Tal como aconteceu com os celulares de uma década atrás, ainda há muito espaço para melhoria e inovação. No plano técnico, o maior problema restante é as baterias. Níquel-metal-hidreto são mais caros e menos poluente que o de níquel-cádmio células, e ter uma vida mais longa. Lítio-íon, o tipo encontrado em laptops e celulares, é melhor ainda, mas são muito caros. Lâmpadas solares mais permitir que a bateria deve ser substituída, uma vez que se gasta, e alguns (tais como Flexiway) use de tamanho padrão baterias recarregáveis para fazer a substituição mais simples possível. Mas isso cria um problema de poluição novo: não há instalações para reciclar as pilhas usadas. Flexiway sugere que os empresários que vendem baterias recarregáveis poderia oferecer um desconto quando baterias velhas foram negociadas em arrancá-lo para reciclagem centralizada, mas não está claro se este modelo funcionaria.

A importância do projeto não deve ser negligenciada. Assim como os telefones móveis tornaram-se símbolos de status, o mesmo poderia acontecer com lâmpadas solares pessoais. Isso significa colocar mais ênfase no estilo e atraente para os consumidores mais jovens, para quem um dispositivo capaz de dobrar como uma lanterna e luz da mesa seria particularmente útil. Uma lâmpada (foto abaixo), feita por um designer dinamarquês, Frederik Ottesen, e um artista islandês, Olafur Eliasson, ganha aplausos a este respeito.

Chamado pouco de sol, parece um girassol de plástico. O projeto ajuda a manter a bateria esfriar durante o carregamento e protege a lâmpada se cair. Porque a idade média do usuário projetada é de 15, diz o Sr. Ottesen, “o objetivo era fazê-lo amigável, como uma figura Pokemon.” Ele espera vender 400 mil lâmpadas, em torno de US $ 10 cada, através de varejistas locais, no Quênia, Etiópia e Zimbabwe. Sr. Eliasson, conhecido por suas instalações de grande escala de luz, como o “Projeto Tempo” na Tate Modern, diz lâmpadas solares “não deve ser projetada com a linguagem da ajuda e da indústria de alívio.”

A demanda por iluminação, barata e eficiente só vai crescer. Mesmo em cenários de melhor caso, o número de pessoas sem eletricidade vai assinalar-se a 1,5 bilhões em 2030, o crescimento da população ultrapassa eletrificação. A taxa de inovação em modelos de entrega, tecnologia e design, em ambos os países ricos e pobres, sugere um futuro brilhante para lâmpadas solares e um lento escurecimento da chama do querosene.

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Fonte: Reuters

Usinas de energia solar alemã produziram um novo recorde mundial de 22 gigawatts de eletricidade por hora — o equivalente a 20 centrais nucleares em plena capacidade — através das horas do meio-dia na sexta-feira e sábado, afirmou o diretor de um comitê de energia renovável.
O governo alemão decidiu abandonar a energia nuclear após o desastre nuclear de Fukushima no ano passado, fechando oito usinas imediatamente, além de planejar desligar as nove restantes até 2022.

Eles serão substituídos por fontes de energia renováveis, como eólica, solar e biomassa.

Norbert Allnoch, diretor do Instituto da Indústria de Energias Renováveis (IWR) em Muenster, disse que os 22 gigawatts de energia solar por hora introduzidos no sistema elétrico nacional no sábado foi o suficiente para abastecer cerca de cinquenta por cento das necessidades de eletricidade da Alemanha por volta do meio-dia.

“Nunca antes algum país havia produzido tanta eletricidade fotovoltaica”, disse Allnoch à Reuters. “A Alemanha chegou perto da marca dos 20 gigawatt (GW) algumas vezes nas últimas semanas. Mas esta foi a primeira vez que que ultrapassamos esta marca.”

A quantidade recorde de energia solar mostra como um dos líderes mundiais das nações industrializadas foi capaz de abastecer com esta energia solar um terço de suas necessidades de eletricidade em um dia de trabalho, sexta-feira, e quase a metade no sábado, quando fábricas e escritórios estão fechados.

O apoio governamental às energias renováveis ajudou a Alemanha a se tornar um líder mundial em energia renovável. O país recebe cerca de 20 por cento de sua eletricidade global anual a partir dessas fontes.

A capacidade instalada de geração de energia solar da Alemanha quase se iguala a do restante do mundo somados.Cerca de quatro por cento das necessidades de eletricidade anuais globais do país são obtidas através do sol. A Alemanha pretende reduzir as suas emissões de gases de efeito estufa em 40 por cento dos níveis de 1990 até 2020.

Brilho do Sol

Alguns críticos dizem que a energia renovável não é confiável o suficiente nem há capacidade suficiente para abastecer as principais nações industriais. Mas a chanceler Angela Merkel disse que a Alemanha está ansiosa para demonstrar que é possível.

O salto acima do nível de 20 GW foi devido ao aumento de capacidade este ano e o brilho intenso do sol em todo o país.

Os 22 GW por hora foram atingidos depois da marca de 14 GW por hora há um ano. A Alemanha adicionou 7,5 GW de capacidade instalada de geração de energia em 2012 e 1,8 GW mais no primeiro trimestre para um total de 26 GW de capacidade.

“Isso mostra que a Alemanha é capaz de suprir uma grande parcela de suas necessidades de electricidade com energia solar”, disse Allnoch. “Isso também mostra que a Alemanha pode construir menos usinas à base de carvão ou gás e usinas nucleares.”

Allnoch disse que a informação é baseada em informações da European Energy Exchange (EEX), uma bolsa com sede em Leipzig.

Os incentivos governamentais “tarifa feed-in” (FIT) não são sem controvérsia, no entanto. A FIT é o elemento vital para a indústria até que os preços da energia fotovoltaica caia a níveis semelhantes da produção de energia convencional.

Utilitários e grupos de consumidores queixaram-se da FIT para a energia solar, pois esta  adiciona cerca de 2 centavos de dólar por kilowatt/hora em cima dos preços da electricidade na Alemanha, que já estão entre as mais altas do mundo com os consumidores pagando cerca de 23 centavos por kw/h.

Consumidores alemães pagam cerca de 4 bilhões de euros ($ 5 bilhões) por ano em cima de suas contas de eletricidade para energia solar, de acordo com um relatório de 2012 pelo Ministério do Ambiente.

Os críticos também se queixam que os níveis crescentes de energia solar injetados na rede elétrica nacional a torna menos estável devido a flutuações na produção.

O governo de centro-direita de Merkel tentou acelerar os cortes na FIT, que caiu por entre 15 e 30 por cento ao ano, para quase 40 por cento este ano para níveis abaixo de 20 centavos por kw/h. Mas a câmara alta do Parlamento, o Bundesrat, não aprovou.

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