Pesquisadores desenvolveram células solares de perovskita capazes de produzir eletricidade a até 10 metros de profundidade e testaram a tecnologia diretamente no Mar da China Meridional
A ideia de instalar painéis solares no fundo do mar parece, à primeira vista, inviável. A água reduz drasticamente a quantidade de luz disponível conforme a profundidade aumenta, enquanto materiais fotovoltaicos convencionais são projetados para receber a luz solar diretamente na superfície.
Uma nova pesquisa, porém, mostra que existe uma alternativa. Cientistas chineses desenvolveram células solares de perovskita especialmente modificadas para funcionar debaixo d’água, inclusive em profundidades de até 10 metros.
O mais impressionante é que o sistema não foi testado apenas em laboratório. Os pesquisadores levaram a tecnologia para o Mar da China Meridional, onde demonstraram que as células conseguem produzir eletricidade em condições reais.
O segredo está na luz que chega ao fundo
Quando a luz solar entra na água, diferentes comprimentos de onda são absorvidos de maneira desigual.
Isso significa que a luz disponível a alguns metros de profundidade é muito diferente daquela encontrada na superfície.
Os pesquisadores modificaram a composição química da perovskita para que o material fosse mais adequado ao espectro luminoso disponível debaixo d’água.
A tecnologia também utiliza uma camada hidrofóbica, projetada para dificultar a penetração da água e reduzir a degradação do dispositivo. Cristais maiores no material ajudam adicionalmente a melhorar a estabilidade e a produção elétrica.
Eficiência de quase 35% em condições simuladas
Em testes de laboratório simulando a iluminação encontrada a 10 metros de profundidade, as novas células conseguiram converter aproximadamente 35% da luz disponível em eletricidade.
Esse número precisa ser interpretado com cuidado: não significa que o painel produza 35% da energia que produziria sob o Sol diretamente na superfície.
A eficiência foi medida usando o espectro de luz correspondente às condições subaquáticas. Como a perovskita foi desenvolvida especificamente para aproveitar melhor essa faixa de luz, ela consegue apresentar um desempenho elevado mesmo quando a iluminação é muito menor.
O numero 35% pode causar uma interpretação errada. O número se refere à conversão da luz subaquática simulada a 10 metros, e não a 35% da energia solar total disponível na superfície. Essa distinção é importante para entender por que o resultado é impressionante sem significar que um painel submerso produzirá mais energia que um painel convencional recebendo Sol pleno.
Cinco anos de operação
A resistência à água sempre foi um dos grandes problemas das células de perovskita.
Umidade e contato com líquidos podem acelerar a degradação desses materiais. Por isso, não bastava criar uma célula capaz de produzir energia debaixo d’água durante alguns minutos.
Nos testes de laboratório, os pesquisadores estimaram que os dispositivos poderiam manter a maior parte de seu desempenho original por mais de cinco anos em condições subaquáticas.
Esse aspecto é fundamental para qualquer aplicação comercial.
Um sistema instalado no fundo do mar precisa funcionar durante longos períodos sem exigir manutenção constante.
Teste real no Mar da China Meridional
Depois dos experimentos de laboratório, os pesquisadores levaram as células para o ambiente marinho real.
O sistema foi instalado em um pequeno dispositivo submarino capaz de controlar sua profundidade. Baterias do tipo moeda também foram utilizadas para verificar se a eletricidade produzida pelo painel poderia realmente alimentar e carregar dispositivos.
Os testes foram realizados a 2, 6 e 10 metros de profundidade.
Curiosamente, a geração apresentou maior instabilidade próximo aos 2 metros. Em profundidades maiores, a produção ficou mais consistente.
A 10 metros, entretanto, a quantidade absoluta de energia produzida era inferior à obtida próximo da superfície, como seria esperado devido à menor quantidade de luz disponível.
Energia suficiente para equipamentos submarinos
A tecnologia não pretende necessariamente competir com grandes parques solares instalados em terra.
Seu potencial está em outro lugar.
Existem inúmeros equipamentos que precisam permanecer no mar durante longos períodos e que atualmente dependem de baterias ou de sistemas de alimentação mais complexos.
Entre as possíveis aplicações estão:
- sensores oceanográficos;
- equipamentos de monitoramento ambiental;
- dispositivos de Internet das Coisas submarinos;
- sistemas autônomos de comunicação;
- câmeras subaquáticas;
- pequenos robôs submarinos;
- equipamentos científicos de longa permanência.
Uma pesquisa relacionada já demonstrou que células desse tipo podem produzir energia suficiente para alimentar sistemas e robôs subaquáticos. Em testes de campo, módulos chegaram a gerar 324 mWh durante duas horas de operação.
Por que não usar painéis solares comuns?
O problema dos painéis convencionais não é apenas a quantidade de luz.
O espectro da luz também muda.
As células tradicionais de silício são excelentes para aproveitar a luz solar disponível na superfície, mas sua eficiência prática cai consideravelmente quando apenas determinadas faixas do espectro conseguem chegar ao dispositivo.
As perovskitas podem ser ajustadas para responder melhor a diferentes comprimentos de onda.
Essa característica permite desenvolver células especificamente projetadas para ambientes nos quais a iluminação é muito diferente daquela encontrada em terra.
A tecnologia ainda está longe de substituir painéis terrestres
Apesar dos resultados impressionantes, isso não significa que veremos enormes fazendas solares no fundo dos oceanos em breve.
Existem vários desafios.
O primeiro é a quantidade absoluta de energia disponível. Mesmo com alta eficiência, a célula recebe muito menos luz à medida que aumenta a profundidade.
Também existem questões relacionadas a:
- corrosão causada pela água salgada;
- bioincrustação;
- manutenção;
- instalação;
- cabos submarinos;
- pressão em maiores profundidades;
- estabilidade de longo prazo;
- impacto ambiental.
Além disso, os testes atuais foram realizados em profundidades relativamente pequenas. O fato de funcionar a 10 metros não significa que a mesma tecnologia possa ser simplesmente colocada a centenas ou milhares de metros.
Uma nova maneira de pensar a energia solar
O aspecto mais interessante da pesquisa talvez seja justamente esse.
Em vez de perguntar “como podemos colocar um painel solar convencional debaixo d’água?”, os pesquisadores fizeram uma pergunta diferente:
“Podemos criar uma célula solar especificamente adaptada à luz que existe debaixo d’água?”
A resposta inicial parece ser sim.
Ao modificar o material fotovoltaico para aproveitar melhor a luz disponível e protegê-lo contra a degradação provocada pela água, os pesquisadores conseguiram transformar um ambiente aparentemente hostil para a energia solar em uma fonte potencial de eletricidade.
O futuro pode estar debaixo da superfície
A pesquisa ainda está em uma fase experimental, mas abre uma possibilidade interessante para a engenharia marítima.
Se células subaquáticas conseguirem combinar eficiência, durabilidade e baixo custo, elas poderão permitir que sensores, robôs e sistemas de comunicação permaneçam no oceano durante meses ou anos sem depender exclusivamente de baterias.
Isso não significa que os painéis solares tradicionais estejam prestes a desaparecer.
Significa algo mais específico: a energia solar pode deixar de ser uma tecnologia exclusivamente terrestre.
No futuro, partes da infraestrutura necessária para monitorar e explorar os oceanos poderão produzir sua própria energia utilizando a pequena quantidade de luz que consegue atravessar a água.
