Conheça O Aparelho Que Resfria O Ar E Aquece Água Ao Mesmo Tempo e Sem Eletricidade

Nos últimos anos, com o avanço dos materiais, tem crescido o interesse na chamada refrigeração passiva, que nada mais é do que o tipo de resfriamento que envia o calor para o espaço sem gastar energia.

Além de diminuir o gasto de energia dos sistemas de ar-condicionado, várias equipes estão tentando mesclar a refrigeração passiva com materiais trabalhados em nanoescala para refletir ou para aproveitar o calor do Sol que incide sobre os edifícios e diversas outras construções.

Um sistema híbrido?

O Professor e Pesquisador Lyu Zhou, além de seus colegas da Universidade de Buffalo, nos Estados Unidos da América, conseguiram fazer um progresso significativo nessa área, pois criaram um sistema híbrido muito simples que conseguiu feitos notáveis sem gastar nada de eletricidade.

O novo dispositivo conseguiu:

• Reduzir a temperatura dentro de um sistema em um ambiente externo, sob luz solar, em 12ºC;
• Diminuir a temperatura de uma caixa de teste projetada para simular a noite em mais de 14ºC;
• E capturar simultaneamente calor solar suficiente para aquecer água a cerca de 60ºC.

Embora o protótipo tenha apenas 70 centímetros quadrados, a equipe garante que pode ser ampliado para cobrir telhados inteiros, permitindo reduzir a dependência de combustíveis fósseis e eletricidade usados pelos sistemas de ar-condicionado e aquecimento. Além disso, também poderá ajudar comunidades com acesso ilimitado à eletricidade.

O Professor e Pesquisador Qiaoqiang Gan, destaca:

Nosso sistema não desperdiça a entrada de energia solar. Em vez disso, essa energia é absorvida pelos espelhos seletivos do espectro solar e pode ser usada para aquecimento de água, algo que é usado como um dispositivo energético eficiente em países em desenvolvimento. Ele pode reter os efeitos do aquecimento solar e do resfriamento passivo em um único sistema sem a necessidade de eletricidade.

O dispositivo refrigerador/aquecedor consiste essencialmente de dois espelhos, feitos com 10 camadas extremamente finas de prata e dióxido de silício, dispostos em formato de V. Os espelhos absorvem a luz do Sol, transformando a energia solar das ondas visíveis e do infravermelho próximo em calor, que é então usado para aquecer a água. Além disso, os mesmos espelhos refletem as ondas do infravermelho médio de um “emissor” que então reflete o calor para o céu em um comprimento de onda para o qual a atmosfera terrestre é transparente, ou seja, o calor vai literalmente para o espaço.

Uma das principais inovações desse sistema é a capacidade de separar e reter o aquecimento solar e o resfriamento passivo em diferentes componentes em um único sistema. Durante a noite, o resfriamento passivo é fácil porque não temos entrada solar, então as emissões térmicas simplesmente cessam e executamos o resfriamento radiativo com facilidade. Por outro lado, o resfriamento diurno é um desafio porque está chegando a luz do Sol constantemente e diretamente.

Nessa situação, será necessário encontrar estratégias para separar o aquecimento solar da área de resfriamento. E esse é justamente o papel do emissor de calor, a caixa que fica no centro do “V”.

Por fim, o protótipo alcançou uma densidade de potência de resfriamento de 280 Watts por metro quadrado. A capacidade de aquecimento, em torno de 60ºC, é significativa, mas a equipe planeja trabalhar para superar os 100ºC, o que permitirá a geração de vapor de água, que pode ser usado não apenas para aquecimento, mas também para gerar energia elétrica.

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Fonte: Inovação Tecnologica e Artigo Hybrid concentrated radiative cooling and solar heating in a single system. Revista: Cell Reports Physical Science.

DOI: 10.1016/j.xcrp.2021.100338.

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