Vopseaua solară este o vopsea care, pe lângă faptul că oferă culoare și protecție suprafețelor (pereți, uși, trotuare etc.), are capacitatea de a reacționa la lumina soarelui pentru a produce energie curată și durabilă.
Există două tipuri ale acestor vopsele: una care produce electricitate, care a fost studiată și dezvoltată acum un deceniu, și o versiune mai nouă care reacționează cu vaporii de apă din aer, grație luminii solare, și este capabilă să genereze hidrogen. Ambele vopsele solare sunt foarte interesante pentru valorificarea resurselor naturale și generarea de energie curată, inepuizabilă. Dar le pot cumpăra din magazine? Vom explica totul mai jos.
Origini: unde a apărut, evoluție și dezvoltare
Nevoia de a găsi noi modalități de a genera energie curată și durabilă a determinat multe universități și organizații să studieze fiecare posibilitate. De exemplu, cercetătorii de la Universitatea Notre Dame din Indiana, SUA, au publicat la sfârșitul anului 2011 un articol intitulat „Vopsea solară credibilă în lumina soarelui: o abordare transformatoare într-un singur pas pentru proiectarea celulelor solare nanocristaline”, în care detaliază cercetarea lor și proprietățile acestei vopsele pentru producerea de electricitate, similară panourilor solare fotovoltaice.
Pentru dezvoltarea lor, au folosit o pastă fără liant, constând din nanoparticule semiconductoare CdS, CdSe și TiO2, care a fost aplicată pe o suprafață de sticlă conductivă și recoaptă la 473 K. Comportamentul de fotoconversie al acestor electrozi de film semiconductor a fost evaluat într-o celulă fotoelectrochimică compusă dintr-un contraelectrod grafen-Cu2S și un cuplu redox sulfură/polisulfidă. În timpul testării, s-au obținut tensiuni în circuit deschis de până la 600 mV și un curent de scurtcircuit de 3,1 mA/cm2 cu electrozii CdS/TiO2 și CdSe/TiO2. În plus, s-au obținut eficiențe de conversie a energiei care depășesc 1% pentru celulele solare construite folosind abordarea convențională cu perie simplă în condiții ambientale.
Acest tip de vopsea a evoluat deja într-un produs comercial, fabricat de mai multe companii precum SolarPaint Ltd., cu sediul în Israel. Bazându-se pe cercetările inițiale ale Universității Notre Dame, SolarPaint a dezvoltat și brevetat „Solar Paint” și o comercializează din 2018. Dar, așa cum am menționat anterior, un alt studiu al Institutului Regal de Tehnologie din Melbourne (RMIT) a dezvoltat o vopsea solară capabilă să absoarbă vaporii de apă pentru a produce combustibil pe bază de hidrogen. Aceasta este o adevărată revoluție în domeniul materialelor sustenabile - o sursă de energie curată direct pe peretele tău. De fapt, hidrogenul este considerat una dintre sursele de energie curată ale viitorului. Acest studiu este doar faza inițială a acestei noi vopsele solare și sunt necesare cercetări suplimentare pentru a valorifica hidrogenul pe care îl poate genera. Prin urmare, nu vom avea vești mai bune decât peste câțiva ani.
Caracteristicile vopselei solare
Când vorbim despre vopseaua solară fotovoltaică, secretul tehnologiei brevetate de compania SolarPaint constă în utilizarea „punctelor cuantice”, care sunt producătorii de energie ai nanoparticulelor. Punctele cuantice sunt suspendate (diluate) într-un amestec de apă și alcool și transformate în vopsea solară. Aceasta poate fi apoi aplicată pe orice suprafață conductivă care colectează energie fără niciun echipament special. „Grila de electrozi” a SolarPaint (realizată din fire ultrafine similare cu o plasă de țânțari) și stratul impregnat cu nanoparticule al vopselei solare pot genera energie solară atunci când sunt aplicate pe acoperișuri, pereți și, în viitor, chiar și pe drumuri. Această tehnologie ar putea schimba regulile jocului pentru panourile solare tradiționale, care sunt în mod clar limitate de zonele de teren restrânse care au fost utilizate în mod tradițional de industria solară.
Cum funcționează?
Vopseaua solară , sau vopseaua solară fotovoltaică, este o sursă alternativă de energie solară care folosește vopseaua pentru a genera electricitate atunci când este expusă la lumina soarelui. Această electricitate este apoi transferată către o baterie auto. Datorită unui material numit perovskit, pulverizarea acestei vopsele transformă orice suprafață într-un panou solar. Este compusă în principal din titanat de calciu și este mai ieftină decât siliciul pentru panouri solare. În plus, aceste panouri pot fi mult mai subțiri decât cele tradiționale.
Se bazează pe progresele recente în cercetarea nanocristalelor semiconductoare. Acum a fost dezvoltată o vopsea solară cu un singur strat pentru proiectarea celulelor solare cu puncte cuantice. Deși sunt necesare îmbunătățiri suplimentare pentru a dezvolta strategii pentru dispozitive complet în stare solidă, de mare suprafață, acest efort inițial de a pregăti vopseaua solară oferă avantajele unui design simplu și ale celulelor solare de generație următoare, viabile din punct de vedere economic. Această sursă alternativă de energie este potrivită pentru suprafețe care nu sunt plane și unde nu pot fi amplasate panouri solare active convenționale de încălzire, cum ar fi automobilele sau dispozitivele mobile în general.
Generarea de hidrogen, ducând la crearea vopselei solare pe bază de hidrogen, sau Solar Paint-H2. Funcționează simplu: trebuie doar să aplicați un strat de vopsea pe un acoperiș, o ușă sau un perete exterior folosind o rolă sau o pensulă. Asta e tot; sistemul necesită doar lumina soarelui și vaporii de apă din aer. Acest material vă permite să vă bucurați de numeroasele beneficii ale energiei solare fără a instala panouri fotovoltaice.
Tehnic, funcționarea sa se bazează pe captarea vaporilor de apă din aer și condensarea acestora. Apoi, datorită oxidului de titan, vopseaua acționează ca un semiconductor pentru electroliza fotocatalitică a apei captate. Cu alte cuvinte, promovează descompunerea acesteia în molecule de oxigen și hidrogen. Acest hidrogen poate fi apoi colectat pentru a fi utilizat drept combustibil în celule electrochimice sau motoare.
Beneficiile vopselei solare
Solar fotovoltaic sau vopsea solară –eH:
- Ușor de fabricat
- Mai economic decât panourile pe bază de siliciu
- Profită de orice suprafață
- Ușor de aplicat (ca orice vopsea)
- În curs de comercializare din 2018
Hidrogen sau vopsea solară –H2:
- Ușor de fabricat
- Ușor de aplicat (ca orice vopsea)
- Profită de orice suprafață
- Capabil să genereze energie curată și nelimitată
Deși poate părea că aceste noi modalități de generare a energiei nu au decât avantaje, adevărul este că, deocamdată, încă prezintă unele dezavantaje.
- Performanță încă mai mică decât cea a cipurilor de siliciu
- Necesită echipamente electrice și electronice pentru gestionarea și utilizarea sa
Vopsea solară cu hidrogen sau Vopsea Solară -H2
- Dificultate în stocarea H2 generat
- Încă în dezvoltare
Vopsea solară pentru case: realitate sau ficțiune?
Deși poate părea science fiction, adevărul este că aceasta este o alternativă pe care în curând o vom putea cumpăra singuri. Cu toate acestea, vom avea nevoie de ajutor profesional pentru a finaliza restul instalației necesare pentru a o utiliza. Aceasta include conexiunile electrice pentru stocarea energiei, convertirea acesteia în curent alternativ pentru locuință și așa mai departe. Nu trebuie să uităm că suprafețele vopsite cu vopsea solară fotovoltaică se vor comporta ca panouri solare fotovoltaice. Și pentru a profita din plin de ele, acestea trebuie să fie însoțite de alte componente, cum ar fi baterii, regulatoare de încărcare, invertoare etc
În ceea ce privește vopseaua solară pe bază de hidrogen, o putem considera o realitate, deoarece cercetările demonstrează fezabilitatea producerii de hidrogen. Cu toate acestea, vor mai trece câțiva ani până când o vom putea utiliza, deoarece hidrogenul este un gaz care trebuie captat odată generat, iar acest pas nu este încă complet rezolvat cu vopseaua solară. Dar, deoarece producerea de hidrogen este în prezent foarte scumpă și poluantă, suntem încrezători că multe companii vor fi interesate să lucreze pentru a rezolva problema captării hidrogenului generat de vopseaua solară.
Sursă: HogarSense
