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May 29, 2023

Como limpar painéis solares sem água

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Espera-se que a energia solar atinja 10% da geração global de energia até o ano de 2030, e muito disso provavelmente estará localizado em áreas desérticas, onde a luz solar é abundante. Mas o acúmulo de poeira em painéis solares ou espelhos já é um problema significativo - pode reduzir a produção de painéis fotovoltaicos em até 30% em apenas um mês - portanto, a limpeza regular é essencial para essas instalações.

Mas estima-se que a limpeza de painéis solares atualmente use cerca de 10 bilhões de galões de água por ano – o suficiente para fornecer água potável para até 2 milhões de pessoas. As tentativas de limpeza sem água são trabalhosas e tendem a causar arranhões irreversíveis nas superfícies, o que também reduz a eficiência. Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT desenvolveu uma maneira de limpar automaticamente os painéis solares, ou os espelhos das usinas solares térmicas, em um sistema sem água e sem contato que pode reduzir significativamente o problema da poeira, dizem eles.

O novo sistema utiliza repulsão eletrostática para fazer com que as partículas de poeira se soltem e praticamente saltem da superfície do painel, sem a necessidade de água ou escovas. Para ativar o sistema, um simples eletrodo passa logo acima da superfície do painel solar, transmitindo uma carga elétrica às partículas de poeira, que são então repelidas por uma carga aplicada ao próprio painel. O sistema pode ser operado automaticamente usando um simples motor elétrico e trilhos de guia ao longo da lateral do painel. A pesquisa é descrita hoje na revista Science Advances, em um artigo do estudante de pós-graduação do MIT Sreedath Panat e do professor de engenharia mecânica Kripa Varanasi.

Apesar dos esforços concentrados em todo o mundo para desenvolver painéis solares cada vez mais eficientes, diz Varanasi, "um problema mundano como a poeira pode realmente prejudicar seriamente a coisa toda". Testes de laboratório conduzidos por Panat e Varanasi mostraram que a queda na produção de energia dos painéis ocorre abruptamente logo no início do processo de acúmulo de poeira e pode facilmente atingir 30% de redução após apenas um mês sem limpeza. Mesmo uma redução de 1% na energia, para uma instalação solar de 150 megawatts, eles calcularam, poderia resultar em uma perda de US$ 200.000 na receita anual. Os pesquisadores dizem que, globalmente, uma redução de 3% a 4% na produção de energia das usinas solares representaria uma perda entre US$ 3,3 bilhões e US$ 5,5 bilhões.

"Há muito trabalho acontecendo em materiais solares", diz Varanasi. "Eles estão ultrapassando os limites, tentando ganhar alguns por cento aqui e ali para melhorar a eficiência, e aqui você tem algo que pode eliminar tudo isso imediatamente."

Muitas das maiores instalações de energia solar do mundo, incluindo as da China, Índia, Emirados Árabes Unidos e Estados Unidos, estão localizadas em regiões desérticas. A água utilizada para a limpeza destes painéis solares com jactos de água pressurizada tem de ser transportada à distância e deve ser muito pura para não deixar depósitos nas superfícies. Às vezes, a lavagem a seco é usada, mas é menos eficaz na limpeza das superfícies e pode causar arranhões permanentes que também reduzem a transmissão de luz.

A limpeza com água representa cerca de 10% dos custos operacionais das instalações solares. O novo sistema pode potencialmente reduzir esses custos, melhorando a produção geral de energia, permitindo limpezas automatizadas mais frequentes, dizem os pesquisadores.

"A pegada hídrica da indústria solar é incompreensível", diz Varanasi, e aumentará à medida que essas instalações continuarem a se expandir em todo o mundo. “Portanto, a indústria deve ser muito cuidadosa e ponderada sobre como tornar isso uma solução sustentável”.