Uma equipe de engenheiros e cientistas de materiais do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Colorado Boulder desenvolveu uma tecnologia inovadora que transforma radiação térmica em eletricidade, desafiando um dos princípios fundamentais da física térmica. De acordo com a publicação da instituição, a pesquisa promete transformar setores industriais ao ampliar a geração de energia sem depender de temperaturas extremas ou materiais de alto custo.
Além de possibilitar a captura eficiente de calor de fontes como usinas nucleares, geotérmicas e solares, a tecnologia também pode reduzir emissões de carbono e oferecer novas soluções para o armazenamento de energia limpa. “Aproximadamente dois terços da energia que utilizamos se dissipam em forma de calor. Nossa inovação busca recuperar essa energia desperdiçada e transformá-la em eletricidade renovável”, explicou o professor Longji Cui, que lidera a pesquisa.
Superando limites
A tecnologia desenvolvida pela equipe supera um dos limites impostos pela lei de radiação térmica de Planck, que restringe a quantidade de energia térmica aproveitável. Os dispositivos convencionais baseados em termofotovoltaicos (TPV) exigem temperaturas muito elevadas para gerar eletricidade, mas o novo design criado por Cui e sua equipe consegue dobrar a densidade de potência desses sistemas sem aumentar a temperatura. O segredo está na substituição do espaço a vácuo entre a fonte de calor e a célula fotovoltaica por um espaçador transparente feito de vidro, permitindo uma transmissão mais eficiente da energia térmica.
A solução não apenas melhora a conversão de calor em eletricidade, como também torna o processo mais acessível e viável para aplicações industriais. “Antes, para aumentar a densidade de potência, era necessário elevar drasticamente a temperatura, o que poderia comprometer a segurança dos sistemas. Agora, conseguimos resultados equivalentes a temperaturas mais baixas, compatíveis com a maioria dos processos industriais”, destacou Cui.
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Com potencial para impulsionar a descarbonização de setores de alta emissão, como o da fabricação de vidro, aço e cimento, o novo dispositivo TPV abre caminho para o desenvolvimento de geradores portáteis de energia e soluções sustentáveis para a indústria. “Nosso dispositivo utiliza materiais amplamente disponíveis e pode ser escalonado para aplicações em larga escala. Com essa inovação, podemos transformar a maneira como aproveitamos o calor residual para a geração de eletricidade”, afirmou Cui. A equipe já solicitou uma patente para a tecnologia e continuará explorando novos materiais que possam aumentar ainda mais sua eficiência.
