A instalação de painéis solares é amplamente reconhecida como um dos métodos mais eficazes de aproveitamento de energia renovável e está se tornando cada vez mais comum em áreas residenciais. No entanto, os cientistas descobriram recentemente uma nova técnica para usar o água de chuva como meio de capturar, armazenar e utilizar energia elétrica.
Neste artigo vamos falar sobre o mercado de captação e armazenamento de água da chuva como eletricidade.
Água da chuva como energia elétrica
A fonte dessa energia vem do impacto das gotas de chuva em uma superfície receptora. Ao aproveitar esta energia, é possível criar telhados que podem converter a energia cinética das gotas de chuva em eletricidade para uso diário. Esta tecnologia inovadora tem o potencial de revolucionar a forma como aproveitamos a energia do nosso ambiente.
A equipe de pesquisadores da Universidade Tsinghua, em Pequim, descobriu uma solução que consiste na implementação de um nanogerador triboelétrico (TENG) ao processo. Este TENG é responsável por adquirir e acumular as pequenas quantidades de energia elétrica que são produzidas a partir de cada gota de chuva.
Nos últimos anos, este conceito específico enfrentou numerosos obstáculos técnicos. No entanto, o último avanço neste campo representa um avanço significativo na aplicação desta técnica. Os pesquisadores identificaram com sucesso uma abordagem inovadora para melhorar a eficiência energética.
Quando se trata de painéis solares, as células fotovoltaicas são conectadas entre si através de um circuito elétrico. Isso é feito para maximizar a quantidade de energia elétrica aproveitada pelos raios solares.. No entanto, pensava-se que era impossível unir células para aproveitar a energia das gotas de chuva devido a um fenómeno conhecido como “capacitância de acoplamento”.
Como funciona o dispositivo
A perda de energia entre os eletrodos superior e inferior é um problema recorrente neste fenômeno. Apesar disso, os pesquisadores encontraram uma solução para esse problema alterando o design e o layout do painel. Como resultado, eles conseguiram reduzir significativamente a quantidade de energia perdida, tornando este método de captação de energia mais prático.
Zong Li, professor da Universidade de Tsinghua e um dos principais autores do método, reconhece a potência instantânea ultra-alta dos D-TENGs. No entanto, usar um único D-TENG para alimentar continuamente equipamentos elétricos da ordem de megawatts continua a ser um desafio. Portanto, é crucial conseguir o uso simultâneo de vários D-TENGs.
Zong Li propôs um método para coletar energia das gotas de chuva. Ele se inspirou no design de painéis solares, que conectam múltiplas unidades em paralelo para alimentar uma carga. O método proposto é simples, mas eficiente.
Li e sua equipe desenvolveram uma abordagem única para reduzir a capacitância de acoplamento, que eles apelidaram de “geradores de matriz de ponte”. O conceito envolve a implementação de eletrodos de arranjo inferior para permitir a operação de célula única enquanto reduz a capacitância.
Converter água da chuva em eletricidade
Quando as gotículas entram em contato com o painel, elas colidem e transferem sua carga para a superfície. Este é o resultado uma carga positiva para a queda e uma carga negativa para o painel, criando assim uma diferença de potencial. No entanto, a carga gerada é minúscula e eventualmente se dissipa. Para combater esta perda de energia, “geradores de matriz de ponte” são empregados para manter uma carga constante e solucionar o problema.
Os pesquisadores realizaram vários testes em uma variedade de matrizes, eletrodos e tamanhos de painel. Através destas experiências, descobriram que a espessura da superfície desempenhava um papel fundamental na capacitância de acoplamento. À medida que a espessura da superfície aumenta, a capacitância de acoplamento diminuiu enquanto mantinha uma alta densidade de superfície carregada. Como resultado, esta melhoria na espessura levou a um melhor desempenho da matriz.
Através desta abordagem, a maior potência até o momento atingiu cerca de 200 W por metro quadrado, o que representa um aumento notável de quase cinco vezes em relação aos anos anteriores. Estas descobertas sugerem que, nos próximos anos, poderemos ter acesso a painéis capazes de aproveitar a energia das gotas de chuva, outro método inovador de extrair energia do mundo natural que nos rodeia.
Outros métodos para gerar eletricidade com água da chuva
A piezoeletricidade da água é uma propriedade que certos materiais possuem que lhes permite converter energia mecânica em energia elétrica. Neste caso, a energia mecânica é gerada por gotículas de água que caem sobre o polímero piezoelétrico. O sistema vem de França, mais concretamente do CEA/Leti-MINATEC, onde uma equipa de cientistas descobriu que é possível gerar energia através do impacto da chuva.
Mas obviamente, isso não funciona para todos os materiais. Para este projeto eles usaram folha de PVDF, que com certeza funcionará melhor. De todos os sistemas acima, Este é o que gera menos energia elétrica, mas já estão em andamento pesquisas para melhorá-lo.
Inicialmente, os pesquisadores calcularam que seria possível obter no máximo 1 watt-hora de eletricidade por metro cúbico em uma região da França onde chove muito. Se estes números forem verdadeiros, a energia produzida só poderá alimentar pequenos dispositivos de baixo consumo.
Microturbina hidráulica caseira
Do outro lado do oceano chegamos à Universidade Tecnológica do México, onde alguns estudantes criaram um sistema chamado “Chuva”. Isso é muito eficiente já que pode gerar eletricidade e ao mesmo tempo fornecer água potável para a casa.
O projeto é baseado na tecnologia utilizada nas hidrelétricas, mas adaptado ao setor doméstico, mais especificamente às famílias de baixa renda. O sistema “águas pluviais” consiste em coletar a água da chuva do telhado por meio de uma tubulação, filtrar, purificar e tratar a água. Após a purificação, chega às microturbinas onde, graças à força da queda, pode gerar eletricidade.
Tudo isso é armazenado em baterias separadas de 12 volts. Nesse momento ele vem acender alguma iluminação LED ou algum eletrodoméstico. A ideia final é aumentar a eficiência e a quantidade de eletricidade produzida para abastecer as residências.
Da primeira turbina que obtém a potência necessária, a água passa por outro filtro de carvão ativado que elimina todas as impurezas, odores e sabores. Dessa forma, a água é purificada e pode ser consumida em casa.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre as diferentes formas de transformar água da chuva em energia elétrica.