As células solares orgânicas, também conhecidas como OPV (Organic Photovoltaics), podem ser a solução a crescente demanda por energia limpa. 

Diferente das tecnologias solares tradicionais que já conhecemos, as células fotovoltaicas são feitas de compostos que são dissolvidos em uma tinta que pode ser impressa. O resultado disso é um filme leve, flexível, semi transparente que capta a luz do sol e a transforma em energia elétrica. Nesse TED Talk Hannah Bürckstümmer, funcionária da Merck, nos mostra como eles são feitos – e como eles podem mudar a forma como geramos energia para o mundo.

A empresa Merck é fornecedora de materiais para a Sunew e participou do projeto da nova sede da TOTVS em São Paulo, citada no minuto 9:00. O vídeo somente está disponível com legendas em inglês, encontre abaixo do vídeo sua transcrição adaptada em português.

 

Transcrição

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Dois sapatos representando duas pegadas de carbono diferentes: uma suficiente e outra maior do que o necessário

Vocês devem ter notado que eu estou usando dois sapatos diferentes. Provavelmente devo parecer engraçada – definitivamente me sinto engraçada – mas eu queria provar um ponto. Vamos supor que meu sapato esquerdo corresponde a uma pegada sustentável, significando que nós humanos consumimos menos recursos naturais do que o nosso planeta pode regenerar, e emitimos menos dióxido de carbono que as nossas florestas e oceanos podem reabsorver. Essa é uma situação saudável e estável. A situação atual é mais parecido com o meu outro sapato. É maior do que deveria. Até agosto de 2017, nós já consumimos todos os recursos que o nosso planeta seria capaz de regenerar no ano todo. É como gastar todo o seu dinheiro até o 18º dia do mês e precisar de crédito do banco pelo resto do tempo. É claro que você pode fazer isso por vários meses seguidos, mas se você não mudar o seu comportamento, cedo ou tarde você terá grandes problemas. 

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Todos sabemos os efeitos devastadores dessa excessiva exploração: aquecimento global, aumento dos níveis dos mares, derretimento das calotas polares, temperaturas extremas e mais. A grandeza desse problema é realmente frustrante. O que é mais frustrante é que existem soluções para isso, mas continuamos fazendo as coisas da forma que sempre fizemos. Hoje quero compartilhar com vocês uma nova tecnologia solar que pode contribuir para um futuro mais sustentável para prédios.

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Prédios consomem cerca de 40% da nossa demanda total de energia, então reduzir esse consumo poderia significantemente reduzir nossas emissões de gases nocivos. Um prédio planejado seguindo princípios sustentáveis pode produzir toda a energia que precisa. Para isso, primeiro é necessário reduzir o consumo ao máximo, usando paredes ou janelas com bom isolamento térmico, por exemplo. Essas tecnologias são comercialmente viáveis. A partir disso, é necessário energia para aquecimento da água e do ambiente. Isso é possível através de uma fonte renovável como o sol por meio de sistemas solares térmicos. Todas essas tecnologias já são disponíveis.

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Então, você tem a necessidade por eletricidade. A princípio, há várias formas renováveis de gerar eletricidade, mas quantos prédios você conhece que possuem uma turbina eólica no telhado ou uma hidroelétrica no jardim? Provavelmente não muitas, porque normalmente isso não faz sentido. Mas o sol provem energia abundante para nossos telhados e fachadas. O potencial para coletar essa energia nas superfícies dos nosso prédios é enorme. Vamos usar a Europa como exemplo. Se você utilizar todas as áreas que possuem uma boa insolação e que não estão totalmente na sombra, a potência de geração de energia por fotovoltaicos corresponderia a 30% da demanda total de energia.

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No contexto de casas e prédios as tecnologias tradicionais de painéis solares parece não se encaixar da melhor forma

Mas as tecnologias solares que temos hoje apresentam algumas limitações. Ela oferecem um bom custo-benefício mas são pouco flexíveis em questão de design, o que pode comprometer a estética. As pessoas geralmente pensam imagens como essa (à esquerda) quando pensam sobre painéis solares em construções. Esses painéis podem funcionar para fazendas solares, mas quando se pensa em construções, em ruas, em arquitetura, a estética é realmente importante. Essa é a razão pela qual não vemos tantos painéis solares em construções hoje. Eles simplesmente não se encaixam.

 

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A camada ativa do OPV é 100 vezes mais fina que um fio de cabelo

Nosso time está trabalhando em uma tecnologia de painéis solares totalmente diferente, chamada Filmes Fotovoltaicos Orgânicos ou OPV (Organic Photovoltaics). O termo “orgânico” significa que o material usado para absorção da luz e transporte de carga é principalmente baseado no elemento carbono, e não metais. Utilizamos a mistura de um polímero que é configurado de acordo com unidades repetidas, como uma pérola num colar de pérolas, e uma pequena molécula chamada fulereno. Esses dois componentes são misturados e dissolvidos para se tornarem uma tinta. E, como uma tinta, eles podem ser impressos com técnicas básicas de impressão em substratos flexíveis. A fina camada resultante desse processo é a camada ativa, responsável por absorver energia do sol. Essa camada ativa é extremamente efetiva. Só é necessária uma espessura de 0.2 micrômetros para absorver energia. Isso é 100 vezes mais fino do que um fio de cabelo humano. Para dar um outro exemplo, pegue 1 Kg do polímero básico e use para formular a tinta para a camada ativa. Com a quantidade de tinta resultante é possível imprimir uma célula solar do tamanho de um campo de futebol. Logo, OPV é um material extremamente eficiente o que é crucial quando se fala em sustentabilidade.

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Após o processo de impressão você pode ter painéis em diversos formatos, como o de uma estrela, por exemplo.

Após o processo de impressão, você pode ter um módulo solar que pode ter esse formato (foto à esquerda)… Se parece com plástico e possui várias características semelhantes a ele. É leve… flexível… e semi transparente. Ele pode captar a energia do sol em ambientes abertos e fechados, como você pode ver pela luz azul de LED acesa. é possível usá-lo nesse formato plástico com a vantagem do seu baixo peso e flexibilidade.  A leveza é importante quando pensamos em construções em áreas mais quentes. Nesses locais os telhados não são projetados para aguentar muito peso. Eles não são projetados para neve no inverno, então os pesados painéis de silício não podem ser usados para captação da luz, mas o OPV sim. A flexibilidade é importante se é preciso combinar as células solares com arquitetura.  É possível combinar o OPV com materiais convencionais de construção como vidros. Muitas fachadas de vidro já contém uma película que evitam que ele se estilhace. Não seria problema colocar uma segunda película produtora de energia no processo produtivo.  

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Além de ser esteticamente agradável, essas células solares integradas oferecem dois importantes benefícios. Se lembram dos painéis solares instalados no telhado mostrado anteriormente? Nesse caso, primeiro é necessário instalar o telhado e depois os painéis solares, o que pode custar mais caro na hora da instalação. No caso de painéis solares integrados, só um elemento é instalado, tendo em um produto o material de cobertura e o painel solar. Além de economizar nos custos de instalação, isso também preserva recursos uma vez que um só produto possui duas funcionalidades. 

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Com o processo produtivo por impressão os painéis podem modificar sua forma e design facilmente. Isso dará ao arquiteto e consumidores a versatilidade de integrar esse produto gerador de eletricidade como quiserem.  

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Gostaria de enfatizar que isso não está acontecendo somente em laboratórios. Ainda serão precisos alguns anos mas que a tecnologia seja adotada de forma massiva, mas já há várias empresas que já possuem linhas de produção. Eles estão aumento sua capacidade de produção, assim como nós (da Merck) estamos fazendo com nossas tintas.

(Hannah troca a bota que calçava por um sapato igual ao que estava usando no pé esquerdo)

Essa pegada é muito mais confortável. É do tamanho certo, escala correta. Precisamos voltar para essa escala quando se fala em consumo de energia e fazer construções neutras de carbono é uma parte importante para isso. Na Europa temos o objetivo de descarbonizar nossas construções até 2050 e eu espero que os filmes fotovoltaicos orgânicos sejam uma grande parte disso.

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Essas chamadas “árvores solares” foram parte do pavilhão alemão da World Expo Milan em 2015.

Aqui estão alguns exemplo. Essa é a primeira instalação comerical totalmente impressa com células solares orgânicas. “Comercial” significa que esses painéis foram impressos em um equipamento industrial. Essas chamadas “árvores solares” foram parte do pavilhão alemão da World Expo Milan em 2015. Elas geravam sombra durante o dia e energia para iluminação a noite. As células tinham um formato hexagonal pois o arquiteto queria uma sombra projetada no chão em um formato específico, então as células foram impressas como requisitado; Longe de serem um produto real, essa instalação em formato livre chamou bastante atenção dos arquitetos. 

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Essa outra aplicação é mais próxima aos projetos e aplicações são nosso foco. Em um prédio em São Paulo, Brasil, painéis semitransparentes estão integrados na fachada de vidro suprindo várias necessidades. Primeiro, eles promovem sombra para as salas atrás. Segundo, o logo da empresa está disposto de forma inovadora e, claro, a energia produzida reduzindo a pegada de carbono do empreendimento.

 

Saiba mais sobre esse case clicando aqui.

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Isso nos leva por um caminho em direção a um futuro onde construções não são mais consumidores de energia e sim geradores. Quero ver células solares integradas em nossos prédios de forma a apresentarem eficiência energética e um visual agradável. Para telhados as células de silicone continuarão como ótima solução, mas para explorar todo o potencial das fachadas e outras áreas, como áreas semitransparentes e superfícies curvas, acredito que as células orgânicas serão grandes contribuintes.  

 

Fonte: https://www.ted.com/talks/hannah_burckstummer_a_printable_flexible_organic_solar_cell/