Para a maioria dos americanos de hoje, a casa ideal deve ter janelas panorâmicas do chão ao teto que deixem entrar livremente a luz do sol. No entanto, no verão, essas janelas ficam muito quentes e, no inverno, servem como proteção contra o frio. Como resultado, as famílias gastam muito dinheiro em refrigeração e aquecimento, e é essa tendência que a empresa californiana Ubiquitous Energy decidiu mudar. E potencialmente em escala global.
Diretor de Desenvolvimento de Negócios, Viral Hardev, chama a principal tarefa da Omnipresent Energy (é assim que seu nome é traduzido para o russo) a transformação de qualquer vidro doméstico em uma superfície contínua e geradora de energia.
Como nasceu a “Energia Onipresente”
A ideia da Ubiquitous Energy surgiu no campus do MIT quando seu cofundador, Michael Barr, estava trabalhando em seu doutorado. Em conversas frequentes com dois amigos, os professores do MIT Vladimir Bulovich e Richard Lunt, ele frequentemente discutia opções para tornar os painéis solares mais baratos e acessíveis. Os cientistas mergulharam de cabeça na física quântica, procurando o método ideal para manipular o espectro e absorver seletivamente a luz pelas células fotovoltaicas.
“Painéis solares convencionais tendem a absorver toda a energia do sol. E idealmente converter o máximo deste volume em corrente elétrica“, – explicou Hardev. “ Mas decidimos desenvolver um dispositivo que transmitirá completamente a radiação na parte visível do espectro e absorverá apenas os raios ultravioleta e infravermelho .”
Os cientistas se basearam no fato de que quaisquer superfícies transparentes – janelas e telhados de casas, janelas de carros, paredes de estufas – podem ter uma função adicional. E consistirá na absorção paralela da radiação solar, que em condições normais não traz nenhum benefício prático. Em 2011, a ideia de amigos consubstancia-se na criação da Ubiquitous Energy. Ao mesmo tempo, o conceito de painéis completamente transparentes conquistou o primeiro prêmio no concurso MIT Clean Energy Prize na categoria de energia renovável.
“Podemos realmente revolucionar a maneira como as pessoas pensam sobre janelas comuns”, continuou Hardev.. “Em um mundo de pessoas cercadas por coisas inteligentes, as janelas não devem ser exceção! Este é um produto que está totalmente maduro para a evolução. Atualmente, as janelas são estáticas e executam apenas uma função. Vamos criá-los interativos, capazes de se tornarem uma fonte adicional de energia.”
Hoje, a empresa está trabalhando para garantir que suas janelas solares complementem os painéis solares tradicionais no telhado. De acordo com o CEO da Ubiqitous Energy, Miles Barr, a combinação de ambas as soluções pode facilmente fornecer autonomia energética completa, mesmo para edifícios arbitrariamente grandes. Em outras palavras, garantir que essas casas não produzam menos eletricidade do que consomem.
Como funcionam as janelas solares?
O produto atual da Ubiquitous Energy são janelas de 14″ x 20″. Atualmente, este é o limite mínimo a partir do qual os elementos de vidro nos Estados Unidos estão sujeitos a certificação e uso. Em um futuro próximo, a equipe da Ubiquitous Energy planeja lançar janelas maiores, bem como um aumento geral significativo na produção.
O vidro totalmente transparente produzido pela tecnologia Ubiqitous Energy é coberto com sputtering orgânico com uma espessura de apenas 0,001 mm. É esta camada que capta os raios infravermelhos e ultravioletas do espectro solar e os converte em corrente elétrica. A energia da superfície das janelas pode ser usada tanto para alimentar casas e escritórios particulares quanto para armazenamento em baterias.
A nova tecnologia é extremamente importante por outro motivo. As novas leis da Califórnia exigem que todos os novos edifícios sejam equipados com eletricidade movida a energia solar a partir de 2020. A Ubiquitous Energy oferece uma solução econômica para esse problema e também planeja expandir a tecnologia para a produção de vidros de carros e aparelhos eletrônicos geradores de energia.
O professor Hardev acrescenta: “A maior parte do potencial de energia está na faixa do infravermelho. Se o painel solar não parar a radiação da parte do espectro que nossos olhos veem, você pode tornar o aparelho transparente e absorver energia ao mesmo tempo. Sim, enquanto a eficiência de tais superfícies é menor do que os painéis tradicionais. Mas você pode colocá-lo em qualquer lugar“.
“Ainda há muito trabalho a ser feito sobre como obter uma janela solar para alimentar uma casa particular ou prédio comercial com mais eficiência. Mas já no presente, os produtos Ubiquitous Energy integram-se facilmente nas paredes das “casas inteligentes” e aumentam a sua funcionalidade. Além disso, o design das janelas facilita a distribuição de eletricidade nas direções corretas e garante a máxima eficiência onde é necessário.”Sr. Hardev concluiu.
Demonstração de oportunidades pelo exemplo
A sala de conferências da sede da Ubiquitous Energy em Redwood City fica iluminada 24 horas por dia. À primeira vista, isso parece contradizer o código tácito de economia de energia em vigor nos Estados Unidos. No entanto, as janelas de vidro ensolaradas geram muito mais energia do que a equipe usa na sala de conferências. E, portanto, não pode ser chamado de desperdício.
Esta sala de conferências é a primeira amostra de teste do produto inovador da empresa. 10 metros quadrados de janelas solares fornecem energia para lâmpadas LED, e o excesso de geração vai para uma bateria espaçosa. Toda a fiação elétrica está localizada dentro dos quadros.
Inicialmente, a luz era ligada automaticamente apenas por um certo tempo, quando as pessoas entravam no salão. Mas como as janelas produziam muito excesso de energia e não havia previsão para sua saída para outras salas, a equipe decidiu mudar para iluminação 24 horas por dia.
A próxima fase do programa piloto da empresa envolveu equipar totalmente dois edifícios comerciais vizinhos com painéis solares transparentes. Infelizmente, a epidemia de COVID-19 suspendeu temporariamente o trabalho planejado. No entanto, como demonstração do potencial da tecnologia Ubiquitous Energy, o Prof. Hardev observou que cerca de 9 bilhões de metros quadrados de vidro são instalados anualmente em todo o mundo.
Quanto isso custa?
No “mundo solar” americano, tudo se resume ao preço por quilowatt-hora. E para os consumidores comerciais, a eletricidade nos EUA é muito cara. No início de 2020, a média é de US$ 1,80 por 1 kWh. A análise de custo de energia ubíqua mostra que eles já estão na faixa de US$ 1,50 kWh. Em geral, este indicador não pode ser considerado baixo para o setor privado, mas é benéfico para os consumidores comerciais. Além disso, o preço inclui o custo das próprias janelas e sua instalação, o que permite que você retorne rapidamente seu investimento.
O alto custo está associado a uma vida útil relativamente curta dos fotovoltaicos orgânicos. No entanto, este indicador para painéis de terceira geração está crescendo rapidamente e promete tornar as janelas transparentes lucrativas para implementação generalizada em um futuro próximo.
Problemas de janela solar
Ao longo dos anos, as empresas de energia solar especializadas na instalação de painéis fotovoltaicos enfrentaram uma série de limitações importantes. As principais relacionadas a quais telhados de casas poderiam ser equipados com painéis clássicos – dependendo do tipo de telhado, sua localização e estruturas que poderiam sombrear as células. Se a quantidade de insolação solar, segundo os cálculos, fosse insuficiente, a instalação do sistema perderia o sentido econômico. As janelas solares ainda enfrentam obstáculos semelhantes.
No entanto, como os produtos Ubiquitous Energy absorvem o calor solar de qualquer maneira, Hardev aconselha instalá-los de qualquer maneira.
Em primeiro lugar, permitirá que você receba um pouco da energia adicional. Em segundo lugar, sua presença economizará significativamente eletricidade no verão para a operação de condicionadores de ar. Em terceiro lugar, essas próprias janelas são mais ergonômicas do que as clássicas, o que ajudará a reduzir os custos de aquecimento no inverno.
Como você planeja vender janelas solares?
Os preços atuais não permitem que a Ubiquitous Energy conte com a venda em massa de seus produtos hoje. Os líderes da empresa entendem que atingir o nível nacional leva tempo.
A Ubiquitous Energy está atualmente planejando fazer parceria com fornecedores de janelas convencionais existentes para treiná-los para oferecer e instalar os projetos inovadores da Ubiquitous Energy. Isso permitirá que as opções solares sejam vendidas como uma oferta “premium” autônoma nas principais redes de varejo de melhoria da casa.
“Nossa visão e grande missão é trazer essa tecnologia para o mundo e disponibilizá-la para todos”, diz o Sr. Hardev.. “Como acontece com qualquer novo produto, será mais caro em termos de custo no início. Mas à medida que a escala de vendas cresce, poderemos reduzir rapidamente os preços atuais. Em última análise, nosso objetivo é garantir que qualquer pessoa possa obter essa tecnologia.”
Existe uma competição para janelas e telhados solares?
A Ubiquitous Energy não vê os fabricantes fotovoltaicos de telhados como concorrentes. E não vai forçar a saída das fazendas solares do mercado.
“Acreditamos que um telhado com eficiência energética é a melhor opção para energia autossustentável em casa hoje ”, diz Hardev. “Mas se você tem janelas, elas também devem ser ensolaradas.”