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Grama de plástico pode ajudar a gerar energia eólica, diz equipe de pesquisa chinesa

Grama de plástico pode ajudar a gerar energia eólica, diz equipe de pesquisa chinesa

A nova grama de plástico geradora de vento pode ser parecida com esta, uma vez que esteja totalmente desenvolvida [Fonte da imagem: desalvea, Flickr]

A China é regularmente criticada por seu histórico ambiental. Erradamente, na verdade. Na verdade, o país está agora à frente dos EUA em termos de desenvolvimento e implantação de energia renovável, e a inovação chinesa em energia limpa é uma fonte regular de uma tecnologia bastante surpreendente.

Um desses desenvolvimentos é uma forma de "grama de plástico" que acaba de ser desenvolvida por cientistas da Southwest Jiatong University em Chengdu. A equipe de pesquisa da universidade, liderada por Zhong Lin Wang, desenvolveu uma nova forma de nanogerador triboelétrico (TENG), uma tecnologia que converte energia mecânica e / ou térmica em eletricidade. Os nanogeradores operam ao longo de três abordagens típicas - piezoelétrica, triboelétrica e piroelétrica, das quais a última se preocupa com a coleta de energia térmica e as duas primeiras com a coleta de energia mecânica. Os TENGs consistem em tiras verticalmente independentes feitas de filme fino de tereftalato de polietileno (PET), revestido com óxido de estanho e índio (ITO) de um lado e nanofios do outro, permitindo assim que os elétrons saltem entre os dois materiais, um processo conhecido como o efeito triboelétrico.

De acordo com o estudo de pesquisa da equipe, publicado na revista Advanced Materials, os coletores de energia eólica baseados em TENG foram desenvolvidos em outro lugar. No entanto, até agora, embora estes tenham usado de forma semelhante a vibração da membrana induzida pelo vento para gerar eletricidade, eles só podem ser usados ​​quando o vento sopra em uma determinada direção. O problema com isso é que a maioria das correntes de vento não tem uma direção constante e, de fato, a direção do vento pode até mudar com o tempo, tornando esses harvesters praticamente inutilizáveis. O objetivo do projeto, portanto, era aproveitar a energia de rajadas de vento erráticas, comumente encontradas em áreas urbanas, bem como de ventos constantes.

Em vez disso, a pesquisa da Southwest Jiatong University desenvolveu um TENG mais flexível que coleta energia do vento natural em direções arbitrárias do vento.

“Comparado com uma turbina eólica, nosso nanogerador triboelétrico (TENG) é eficaz na coleta de energia do vento natural que sopra em qualquer direção”, disse o membro da equipe Weiqing Yang, falando ao The New Scientist, acrescentando que os materiais de película fina de polímero usados ​​no dispositivo permitem que ele se torne disponível a baixo custo, sendo fácil de fabricar e aumentar.

A matriz plana de cada TENG tem uma estrutura (morfologia) semelhante à de uma floresta de algas marinhas - áreas subaquáticas nas quais as algas marinhas se desenvolvem em "florestas" de alta densidade que há muito são reconhecidas como um dos ecossistemas mais dinâmicos do planeta. Dentro desta morfologia, as faixas individuais podem potencialmente oscilar de forma independente, produzindo assim um processo de separação de contato em resposta à passagem das correntes de vento.

A equipe chinesa usou uma câmera de alta velocidade para capturar os estados de funcionamento e as interações entre dois TENGs adjacentes. As tiras de polímero verticalmente independentes produziram uma frequência de vibração de 154 Hz em resposta às correntes de vento, garantindo assim um nível suficiente de separação de contato para alta saída elétrica. Usando uma tira de 10 x 2 cm sujeita a uma velocidade de fluxo de ar de 27 ms-1, a equipe descobriu que duas faixas adjacentes cobrindo uma área de telhado de 2 x 0,7 cm podem fornecer uma tensão de circuito aberto, corrente de curto-circuito e densidade de potência de até 98 V, 16,3 µA e 2,76 Wm-2, o suficiente para iluminar um painel de propaganda.

A equipe implantou uma série de TENGs em um telhado, consistindo de 60 faixas, a fim de coletar mais energia do vento. Isso produziu uma densidade de potência de até 2,37 Wm-2, representando eletricidade suficiente para acender simultaneamente 60 lâmpadas LED conectadas em série. De acordo com o membro da equipe, uma casa média com uma área de cobertura de cerca de 300 metros quadrados e TENGs estruturados com gramado de dez camadas poderia fornecer uma energia elétrica esperada de 7,11 KW, correspondendo a uma densidade de energia de 23,7 Wm-2.

O estudo demonstrou a capacidade dos TENGs de atuarem como fontes de energia substanciais para eletrônicos domésticos, representando uma nova forma de eletricidade gerada pelo vento, bem como um passo importante em direção à tecnologia elétrica autoalimentada em casa. Até agora, o dispositivo só foi testado em laboratório, mas funciona a uma velocidade mínima do vento de 21 quilômetros por hora, enquanto a velocidade do vento mais útil para geração de energia é quase 100 km / h (força da tempestade 10).

Outro pesquisador que trabalha com captação de energia na Universidade de Campinas em São Paulo, Brasil, Fernando Galembeck, explicou ao The New Scientist que tal vento não está disponível nem é desejável de forma realista. Além disso, ainda há um longo caminho a percorrer antes que esses tipos de dispositivos comecem a aparecer nos telhados das pessoas. Galembeck também enfatiza que ainda haverá necessidade de armazenamento de energia, pelos mesmos motivos que é necessário para outras formas de energia eólica. A equipe chinesa está pesquisando soluções de armazenamento e também planejando integrar o TENG com painéis solares como forma de aumentar seu desempenho, mas Galembeck também é crítico em relação ao óxido de índio e estanho, por causa de suas fracas qualidades mecânicas, custo e toxicidade, informando que mais pesquisas precisam explorar outros materiais.


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