Pesquisa busca solução para limpeza de placas fotovoltaicas
Você sabia que sujeiras acumuladas em placas fotovoltaicas podem reduzir a eficiência energética destes equipamentos? Para encontrar uma solução, uma empresa procurou pesquisadores do Campus Pato Branco na busca de uma alternativa nacional e inovadora. O projeto de pesquisa “Desenvolvimento de suspensão inorgânica estabilizada contendo nanopartículas de TiO2 para ser utilizada como revestimento autolimpante em painéis fotovoltaicos” foi contemplado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), no âmbito da Chamada Pública CNPQ 68/2022- Programa de Mestrado e Doutorado para Inovação (MAI/DAI), através da concessão de bolsas.
O estudo teve início no final do ano passado e é coordenado pelo professor do Departamento de Química (DAQUI) do Campus, Rodrigo Brackmann, e conta com uma aluna de mestrado e uma de Iniciação Científica trabalhando no tema.
De acordo com a empresa que já trabalha com a produção das placas, a Platus Energia Solar, existe diferentes tipos de “sujidades” que causam o decréscimo da eficiência energética das usinas fotovoltaicas e a maioria está relacionada à poeira de solo, resíduos de poluição causada por automóveis, resíduos de agricultura e, em alguns casos, resíduos de gordura em painéis de restaurantes que ficam próximos aos exaustores. Segundo ela, a perda anual de energia devido à sujeira na superfície pode chegar a 50%.
Além disso, dependendo da quantidade e do tipo de sujidades que se acumulam na superfície das placas, torna-se necessária a limpeza muito frequentemente, o que, em muitos casos, pode não ser uma tarefa muito simples já que elas podem estar instaladas em locais não tão fáceis de se acessar.
Para os pesquisadores, existe a necessidade do desenvolvimento de tecnologias conhecidas como autolimpantes ou “selfcleaning”. “A autolimpeza da superfície é conseguida através de propriedades repelentes de água (hidrofóbicas) ou de dispersão de água (hidrofílicas). A característica hidrofóbica requer que o ângulo de contato da superfície dos painéis com a gota de água (WCA) seja superior a 90°, já em superfícies superhidrofóbicas, o ângulo de contato com a água pode ser superior a 150°. Tais características de uma superfície fazem com que a sujeira aderida à superfície seja lavada quando em contato com a água, tornando a superfície limpa novamente”.
O coordenador Rodrigo Brackmann explica que, em superfícies hidrofóbicas, a gota de água tem um alto ângulo de contato com a superfície, permitindo que a água flua rapidamente e remova a sujeira da superfície. Já as tecnologias de desenvolvimento de propriedades hidrofílicas são também chamadas de tecnologias de “limpeza ativa” visam a limpeza das superfícies fotovoltaicas coletando a sujeira na gota de água que se espalha na superfície. “Uma das soluções mais comuns e eficientes para reduzir o acúmulo de poeira em painéis solares é o uso de nanomateriais em sua superfície. O uso de revestimentos, também chamados de “coatings” constituídos por nanopartículas de óxido tais como SiO2 e TiO2 e seus efeitos na eficiência de usinas fotovoltaica vem sendo amplamente investigado. Revestimentos contendo TiO2 além de modificarem a natureza da superfície, tornando-a hidrofóbica ou hidrofílica, podem atuar ativamente na “destruição” de poluentes”, destaca.
O pesquisador informa ainda que as nanopartículas de TiO2 são materiais semicondutores e podem ser ativadas por luz produzindo oxigênio e radicais hidroxila. Tais radicais atuam em um processo conhecido por fotocatálise, amplamente utilizado para a degradação de poluentes. Ele completa ainda que, para o desenvolvimento da formulação, será utilizado o método sol-gel, usado em revestimentos convencionais. Na preparação da solução, serão utilizados precursores na forma líquida, como água, álcool, entre outros aditivos estabilizadores. Os precursores serão misturados com as nanopartículas e agitados até a obtenção de um gel homogêneo.
“A aplicação desse método é barata, prática e envolve menos detalhes técnicos. Estamos agora na fase de preparação das nanopartículas inorgânicas e, ainda nesse ano, pretendemos preparar a suspensão de nanopartículas, ou seja, o produto líquido em si, avaliar as formas de recobrimento dos painéis solares com esse produto e investigar o efeito do recobrimento sobre a eficiência dos painéis”, completa o professor.