Pesquisadores espanhóis estão tentando gerar eletricidade a partir da chuva ou do orvalho

    Cientistas estão investigando como combinar os melhores elementos de chuva e sol em um único dispositivo para gerar eletricidade continuamente, mesmo quando está nublado.

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    Energia azul combinada pode ser relevante para sensores e soluções inteligentes.

    Uma gota de água caindo sobre uma superfície sólida transforma parte de sua energia em vibrações, outra parte em calor e, sob condições específicas, também pode ser convertida em eletricidade.

    Portanto, a energia pode ser gerada diretamente a partir de fenômenos naturais como chuva ou orvalho. Os primeiros estudos sobre piezoeletricidade datam do início da década de 2010, mas a energia resultante era insignificante e a viabilidade comercial, muito limitada.

    O que é piezoeletricidade?
    É o estudo da corrente elétrica gerada por materiais quando estes são deformados pelo impacto de gotas de água.

    Em 2012, os nanogeradores triboelétricos (TENGs) representaram um salto qualitativo. Com esse método, quando uma gota de chuva cai sobre determinados materiais, ocorre uma troca de cargas elétricas na superfície. Isso é chamado de eletrificação de contato ou triboeletrificação, e gera uma diferença de potencial que pode ser usada para produzir eletricidade.

    Mas o que é “energia azul” e como podemos aproveitá-la?

    Os nanogeradores TENG foram projetados para capturar essa energia, chamada de "energia azul". Assim, cada vez que uma gota atinge o material e se separa dele, uma corrente elétrica é induzida em um circuito externo.

    Posteriormente, em 2017, foi desenvolvido um nanogerador TENG baseado em gotas de chuva, utilizando uma superfície especial capaz de absorver tanto a energia cinética (energia de movimento) quanto a energia elétrica dessas gotas.

    E em 2020, cientistas da Universidade da Cidade de Hong Kong apresentaram um gerador triboelétrico (GDE) que alimentava 100 lâmpadas de LED com uma única gota d'água. No mesmo ano, um físico especializado em fluidos e eletrodinâmica de superfícies da Universidade de Twente apresentou um mecanismo para coletar energia de gotículas que impactavam superfícies carregadas.

    Usando o método de injeção de carga assistida por eletromolhamento (EWCI), ele conseguiu gerar cargas elétricas altamente estáveis que podiam ser mantidas por meses, representando um avanço no uso dessa energia.

    Qual é o uso futuro dessa energia?

    Segundo os pesquisadores, é altamente improvável que essas inovações consigam alimentar dispositivos do dia a dia com uma fonte de energia tão intermitente. Uma de suas principais limitações é que a quantidade de energia contida na água da chuva é insignificante em comparação com a energia solar — menos de 0,1%.

    Mesmo que um sistema de conversão de energia 100% eficiente fosse alcançado, ele nunca seria capaz de competir com a energia solar. No entanto, o carregamento triboelétrico representa um desafio interessante.

    A energia da chuva não será capaz de carregar seu celular, mas pode manter sensores ambientais, dispositivos portáteis e sistemas em canos e rios operacionais sem precisar de baterias.

    Atualmente, um projeto financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa chamado 3DScavengers está em andamento para desenvolver tecnologias que capturam múltiplas fontes de energia ambiental, transformando sistemas de coleta de gotículas em sistemas totalmente transparentes para implementação em painéis solares.

    A solução combinada

    No caso dos painéis solares híbridos de chuva, a ideia é criar um sistema capaz de gerar eletricidade independentemente das condições climáticas. Embora simples, é um objetivo bastante ambicioso.

    eletricidade
    Painéis como esses poderiam gerar energia a partir do sol ou da chuva.

    Os pesquisadores enfrentam vários desafios para conseguir isso, como melhorar a eficiência de conversão dos TENGs e, como um grande desafio, a frequência de chuva à qual os painéis híbridos serão expostos.

    Estão sendo projetados sistemas para gerar energia a partir de gotículas de água e também da condensação da umidade ambiente, pois esse é um fenômeno mais contínuo e menos dependente das condições climáticas.

    Pesquisadores do Instituto de Ciência dos Materiais de Sevilha também estão trabalhando no projeto DropEner, para o qual desenvolveram milhares de minúsculos minigeradores chamados Trecxels, menores que uma gota. O óxido de índio e estanho os torna transparentes, permitindo que sejam colocados em painéis, janelas ou telhados sem obstruir a visão.

    Embora devam superar os desafios da molhabilidade, para que a água não escorra muito rápido, sem tempo para gerar eletricidade, ou que as gotas grudem por muito tempo, impedindo que outras gotas funcionem, eles são um complemento aos painéis solares com benefícios ambientais, pois não requerem combustível nem dependem de baterias.

    Esses dispositivos podem operar com consumo de energia muito baixo ou ser autoalimentados, o que é especialmente importante para o desenvolvimento de tecnologias como a Internet das Coisas (IoT), dispositivos vestíveis e toda a tecnologia de sensores em cidades inteligentes.