Seguidores

Pesquisar este blog

sexta-feira, 7 de junho de 2019

As causas da...

 mudança climática






Uma animação simplificada do efeito estufa. Crédito: NASA / JPL-Caltech


Os cientistas atribuem o aquecimento global tendência observada desde meados da década de 20 th século, para a expansão humana do "efeito estufa" 1 - O aquecimento que resulta quando as armadilhas atmosfera calor que irradia a partir da Terra para o espaço.
Certos gases na atmosfera impedem que o calor escape. Gases de vida longa que permanecem semi-permanentemente na atmosfera e não respondem física ou quimicamente a mudanças de temperatura são descritos como "forçando" a mudança climática. Gases, como vapor d'água, que respondem física ou quimicamente a mudanças de temperatura, são vistos como "feedbacks".
Os gases que contribuem para o efeito estufa incluem:


  • Vapor de água. O gás de efeito estufa mais abundante, mas importante, atua como um feedback para o clima. O vapor de água aumenta à medida que a atmosfera da Terra se aquece, assim como a possibilidade de nuvens e precipitação, tornando esses alguns dos mecanismos de feedback mais importantes para o efeito estufa.
  • Dióxido de carbono (CO 2 ). Componente menor, mas muito importante, da atmosfera, o dióxido de carbono é liberado por meio de processos naturais, como erupções respiratórias e vulcânicas, e por meio de atividades humanas, como desmatamento, mudanças no uso da terra e queima de combustíveis fósseis. Os seres humanos aumentaram a concentração atmosférica de CO 2 em mais de um terço desde o início da Revolução Industrial. Este é o mais importante "forçar" a mudança climática.
  • Metano. Um gás hidrocarboneto produzido tanto por meio de fontes naturais quanto por atividades humanas, incluindo a decomposição de resíduos em aterros sanitários, agricultura e, especialmente, o cultivo de arroz, bem como a digestão de ruminantes e manejo de esterco associado ao gado doméstico. Em uma base molécula-por-molécula, o metano é um gás de efeito estufa muito mais ativo do que o dióxido de carbono, mas também um que é muito menos abundante na atmosfera.
  • Óxido nitroso. Um poderoso gás de efeito estufa produzido pelas práticas de cultivo do solo, especialmente o uso de fertilizantes comerciais e orgânicos, combustão de combustíveis fósseis, produção de ácido nítrico e queima de biomassa.
  • Clorofluorcarbonos (CFCs). Compostos sintéticos inteiramente de origem industrial usados ​​em várias aplicações, mas agora amplamente regulados na produção e liberação para a atmosfera por acordo internacional por sua capacidade de contribuir para a destruição da camada de ozônio. Eles também são gases de efeito estufa.
Na Terra, as atividades humanas estão mudando a estufa natural. No último século, a queima de combustíveis fósseis como carvão e petróleo aumentou a concentração de dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ). Isso acontece porque o processo de queima de carvão ou óleo combina carbono com oxigênio no ar para produzir CO 2 . Em menor grau, a limpeza de terras para agricultura, indústria e outras atividades humanas tem aumentado as concentrações de gases de efeito estufa.
As conseqüências de mudar a estufa atmosférica natural são difíceis de prever, mas certos efeitos parecem prováveis:
  • Em média, a Terra ficará mais quente. Algumas regiões podem receber temperaturas mais altas, mas outras não.
  • Condições mais quentes provavelmente levarão a mais evaporação e precipitação geral, mas regiões individuais irão variar, algumas ficando mais úmidas e outras mais secas.
  • Um efeito estufa mais forte aquecerá os oceanos e parcialmente derreterá glaciares e outros tipos de gelo, aumentando o nível do mar. A água do oceano também se expandirá se aquecer, contribuindo ainda mais para o aumento do nível do mar.
  • Enquanto isso, algumas culturas e outras plantas podem responder favoravelmente ao aumento do CO 2 atmosférico , crescendo mais vigorosamente e usando a água de forma mais eficiente. Ao mesmo tempo, temperaturas mais altas e mudanças nos padrões climáticos podem mudar as áreas onde as plantações crescem melhor e afetam a composição das comunidades de plantas naturais.

Não há efeito estufa suficiente: O planeta Marte tem uma atmosfera muito fina, quase todo o dióxido de carbono. Por causa da baixa pressão atmosférica, e com pouco ou nenhum metano ou vapor de água para reforçar o fraco efeito estufa, Marte tem uma superfície amplamente congelada que não mostra evidências de vida.


Muito efeito estufa: A atmosfera de Vênus, como Marte, é quase todo o dióxido de carbono. Mas Vênus tem cerca de 154.000 vezes mais dióxido de carbono em sua atmosfera que a Terra (e cerca de 19.000 vezes mais do que Marte), produzindo um efeito estufa descontrolado e uma temperatura da superfície quente o suficiente para derreter o chumbo.

O papel da atividade humana

Em seu Quinto Relatório de Avaliação, o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, um grupo de 1.300 especialistas científicos independentes de países do mundo inteiro sob os auspícios das Nações Unidas, concluiu que há mais de 95% de probabilidade de atividades humanas nos últimos 50 anos. aquecer nosso planeta.
As atividades industriais das quais nossa civilização moderna depende elevaram os níveis atmosféricos de dióxido de carbono de 280 partes por milhão para 400 partes por milhão nos últimos 150 anos. O painel também concluiu que há uma probabilidade superior a 95% de que os gases de efeito estufa produzidos pelo homem, como dióxido de carbono, metano e óxido nitroso, tenham causado grande parte do aumento observado nas temperaturas da Terra nos últimos 50 anos.





O gráfico acima compara as mudanças de temperatura da superfície global (linha vermelha) e a energia solar recebida pela Terra (linha amarela) em watts (unidades de energia) por metro quadrado desde 1880. As linhas mais leves / mais finas mostram os níveis anuais enquanto as mais pesadas linhas mais grossas mostram as tendências médias de 11 anos. As médias de onze anos são usadas para reduzir o ruído natural de ano para ano nos dados, tornando as tendências subjacentes mais óbvias. 

A quantidade de energia solar recebida pela Terra seguiu o ciclo natural de 11 anos de pequenos altos e baixos do Sol, sem aumento líquido desde os anos 50. No mesmo período, a temperatura global aumentou acentuadamente. Portanto, é extremamente improvável que o Sol tenha causado a tendência observada de aquecimento da temperatura global nos últimos cinquenta anos. Crédito: NASA / JPL-Caltech
É razoável supor que mudanças na produção de energia da Sun causariam a mudança do clima, uma vez que o Sol é a fonte fundamental de energia que impulsiona nosso sistema climático.
De fato, estudos mostram que a variabilidade solar tem desempenhado um papel nas mudanças climáticas do passado. Por exemplo, acredita-se que uma diminuição na atividade solar combinada com um aumento na atividade vulcânica tenha ajudado a desencadear a Pequena Era do Gelo entre aproximadamente 1650 e 1850, quando a Groenlândia esfriou de 1410 a 1720 e as geleiras avançaram nos Alpes.
Mas várias linhas de evidência mostram que o atual aquecimento global não pode ser explicado por mudanças na energia do Sol:
  • Desde 1750, a quantidade média de energia proveniente do Sol permaneceu constante ou aumentou ligeiramente.
  • Se o aquecimento fosse causado por um Sol mais ativo, então os cientistas esperariam ver temperaturas mais altas em todas as camadas da atmosfera. Em vez disso, eles observaram um resfriamento na atmosfera superior e um aquecimento na superfície e nas partes inferiores da atmosfera. Isso porque os gases de efeito estufa estão aprisionando o calor na baixa atmosfera.
  • Modelos climáticos que incluem mudanças na irradiação solar não podem reproduzir a tendência de temperatura observada ao longo do último século ou mais sem incluir um aumento nos gases de efeito estufa.

Referências

  1. Mike Lockwood, “Mudança Solar e Clima: uma atualização à luz do atual mínimo solar excepcional”,Proceedings of the Royal Society A, 2 de dezembro de 2009, doi 10.1098 / rspa.2009.0519;
    Judith Lean, “Ciclos e tendências em irradiação solar e clima”, Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, vol. 1, janeiro / fevereiro de 2010, 111-122.


Nova pesquisa mostra que declínio  da energia  nuclear ameaça a transição de baixo carbono

Fonte: https://www.greenbiz.com
















Um forte declínio no uso da energia nuclear nas economias avançadas pode colocar em risco o progresso em direção às metas climáticas globais, alertou a Agência Internacional de Energia (AIE) em um novo relatório nesta semana.
A Nuclear é o segundo maior contribuinte mundial de energia de baixo carbono após a hidreletricidade, fornecendo 10% da geração de eletricidade global. 
Mas o futuro da indústria nuclear é cada vez mais incerto, com obstáculos a prolongar a vida operacional das usinas existentes e a investir em novas.
Embora a extensão da vida útil das usinas mais antigas exija um investimento substancial de capital, o custo de fazê-lo é competitivo com outras geradoras de eletricidade, sugere a IEA. No entanto, os baixos preços da eletricidade estão desincentivando o investimento, ameaçando o fechamento de fábricas, mesmo entre as instalações com licenças que permitem anos de atividade. 
Nos Estados Unidos, por exemplo, vários dos 90 reatores do país com licenças de operação de 60 anos já se retiraram cedo, detalha o relatório. Um processo semelhante pode ocorrer na Europa, Japão e outras economias avançadas, adverte.
Enquanto isso, investir em novos projetos nucleares é ainda mais difícil, com novos projetos em desenvolvimento na Finlândia, na França e nos Estados Unidos, todos enfrentando significativos custos excedentes. Alguns países - incluindo a Austrália, a Dinamarca, a Irlanda, a Itália e a Malásia - optaram por abandonar totalmente a energia nuclear.


"Sem mudanças de política, as economias avançadas podem perder 25% de sua capacidade nuclear até 2025 e até dois terços dela até 2040", adverte o relatório.
Tal declínio na geração nuclear criaria grandes desafios para um mundo que busca cortar suas emissões de carbono de acordo com projetos como o Acordo de Paris, argumenta a AIE.
O mundo precisaria implantar novas turbinas eólicas e painéis solares a uma velocidade sem precedentes para preencher a lacuna, adverte. Nos últimos 20 anos, a energia eólica e solar aumentaram sua capacidade em 580 GW nas economias avançadas; nos próximos 20, essas economias exigiriam uma expansão quase cinco vezes maior do que a nuclear, conclui.
Mesmo que esse aumento de capacidade pudesse ser alcançado, haveria dificuldades adicionais com a integração de energia renovável intermitente na rede. Transições de energia limpa nas economias avançadas exigiriam US $ 1,6 trilhão em investimentos adicionais durante esse período, calcula a IEA, elevando as contas de eletricidade.  
Permitir que a capacidade de geração de energia nuclear vaze na esperança de que as fontes renováveis ​​atinjam a folga, portanto, seria uma grande aposta, conclui o relatório - estimando que arrisca mais 4 bilhões de toneladas de emissões de carbono.
"Sem uma contribuição importante da energia nuclear, a transição energética global será muito mais difícil", disse Fatih Birol, diretor executivo da AIE
"Juntamente com energias renováveis, eficiência energética e outras tecnologias inovadoras, a energia nuclear pode contribuir significativamente para atingir metas de energia sustentável e aumentar a segurança energética. Mas, a menos que as barreiras enfrentadas sejam superadas, seu papel em breve estará em declínio em todo o mundo, Estados Unidos, Europa e Japão ".

quinta-feira, 6 de junho de 2019

Austrália aposta em 'bateria de água' para transição energética


A estação Tumut 3, nas Montanhas Nevadas, faz parte do primeiro projeto de usina hidrelétrica reversível da Austrália

Foram necessários 100 mil trabalhadores da construção civil e 25 anos para perfurar as Montanhas Nevadas e construir o maior projeto hidrelétrico da Austrália. A rede liga 9 usinas elétricas e 16 barragens por meio de 145 quilômetros de túneis e dutos, fornecendo a energia e a água para irrigação que ajudaram a transformar a economia da Austrália desde que entrou em operação, em 1974.
Agora, quase 50 anos depois, o novo governo eleito da Austrália coloca a estatal Snowy Hydro, operadora dessa rede, na vanguarda de outra transição energética. Pretende expandir as instalações e transformá-las em uma espécie de “bateria de água”, que vai ajudar a manter as luzes ligadas enquanto o país faz a transição de uma rede de eletricidade baseada nos combustíveis fósseis a uma alimentada por fontes de energia renováveis.
“Estamos apostando toda a empresa nisso”, diz o executivo-chefe da Snowy Hydro, Paul Broad, que persuadiu o governo federal em Camberra a apoiar a expansão, estimada em mais de 5 bilhões de dólares australianos (US$ 3,5 bilhões), desconcertando os críticos do plano, já que o projeto havia sido descartado há apenas dez anos por ser considerado demasiado caro e arriscado. “Não se pode ter [fontes] renováveis sem armazenamento confiável, e a melhor forma de armazenamento é a água.”

O armazenamento de água por bombeamento, que é feito por meio de usinas hidrelétricas reversíveis, é uma tecnologia secular, responsável por cerca de 95% dos estoques de energia no mundo relacionados a sistemas de redes de eletricidade. Vale-se da energia barata ou excedente disponível em períodos fora do pico para bombear água a reservatórios elevados, de onde ela pode ser liberada para gerar eletricidade quando a demanda e os preços são maiores. Projeta-se um enorme aumento na necessidade de armazenar energia diante do maior uso das fontes renováveis – e, embora haja muita badalação em torno das baterias de lítio, acredita-se que as usinas hidrelétricas reversíveis continuarão sendo a espinha dorsal da revolução das fontes renováveis.

Os defensores argumentam que a tecnologia representa uma solução do século 20 para um problema do século 21: uma maneira de preencher as lacunas de fontes intermitentes, como o vento e o sol, e fornecer eletricidade a qualquer momento. Os que apoiam o projeto de expansão, que foi chamado Snowy 2.0 e tem conclusão prevista para 2025, acham que o empreendimento vai se tornar uma vitrine para a tecnologia e encorajar outros países a iniciar a transição para uma rede elétrica com 100% de energia renovável.
Snowy 2.0 é a peça central da política energética da Austrália, mas partidos de oposição, empresas e grupos ambientais dizem que o plano é incoerente. A coalizão de governo conservadora, liderada pelo premiê Scott Morrison, é forte defensora do carvão, que ainda gera 60% da eletricidade do país e foi seu maior produto de exportação em 2018, gerando divisas de 69 bilhões de dólares australianos.

A matriz energética do país, porém, está mudando, graças a investimentos de 31 bilhões de dólares australianos em fontes renováveis, impulsionados pela queda nos preços e pelo restabelecimento da meta de energia limpa fixada pelo governo anterior, trabalhista.
Pouco mais de 20% da eletricidade da Austrália é gerada hoje por fontes renováveis. Nos últimos dois anos, o país instalou uma capacidade de geração eólica e solar cinco vezes maior que EUA, China ou União Europeia em termos per capita. Essa mudança do carvão, uma fonte confiável e facilmente transportável, para as energias solar e eólica, que são intermitentes, somada à deficiência nas redes de transmissão e no armazenamento de energia, tornou o sistema elétrico australiano vulnerável.
Um apagão em todo o Estado da Austrália Meridional, em 2017, e interrupções no Estado de Victoria em janeiro mostraram como o sistema elétrico do país ficou exposto aos picos de demanda, em meio a questionamentos sobre a confiabilidade de usinas solares e eólicas sob más condições de tempo.
Alguns parlamentares da coalizão de governo pressionavam pela construção de uma nova usina a carvão para estabilizar o sistema, mas há pouco apoio para um projeto tão controverso, dada a necessidade de reduzir as emissões. Diante do dilema político, a coalizão recorreu à Snowy Hydro para criar uma capacidade de armazenamento de água suficiente para melhorar a resistência da rede nos momentos em que o sol não brilha e o vento não sopra.
“A Austrália é um dos primeiros países a caminhar para um sistema de energia renovável baseado no sol e no vento, portanto, de certa forma somos os desbravadores mundiais para a transição rumo a um futuro solar e eólico”, afirma Andrew Blakers, professor de engenharia na Australian National University. “A Snowy Hydro é importante porque, se não criarmos mais armazenamento de energia, então o sistema de eletricidade vai ter sérios problemas em meados da década de 2020.”
O chão começa a tremer e um alto barulho obriga as pessoas a colocar tampões nos ouvidos quando Guy Boardman liga um dos seis geradores da usina Tumut 3, da Snowy Hydro. Sob o piso, milhares de metros cúbicos de água jorram pelos dutos que vão até um reservatório no topo de uma montanha próxima, fazendo as turbinas girarem e gerar eletricidade. A energia pode ser enviada para a rede em questão de segundos.
Desde que o projeto de expansão Snowy 2.0 foi anunciado pelo governo, funcionários da estação estão atarefados com demonstrações a políticos e jornalistas, entre outros, de como a usina hidrelétrica reversível já existente ajuda a iluminar a capital Camberra, que fica a cerca de duas horas de carro. O plano agora é construir uma capacidade adicional de geração de 2 mil megawatts e quadruplicar a capacidade de armazenamento – que seria suficiente para alimentar 500 mil residências continuamente por cerca de uma semana. Essa expansão, que envolve a construção de uma usina subterrânea e 27 quilômetros de túneis, vai tornar o projeto uma das maiores instalações de armazenagem por bombeamento do mundo.
“A atratividade da hidrelétrica é que é uma fonte de energia renovável disponível sob demanda. Então, quando o mercado precisa de eletricidade, simplesmente usamos a água que temos em nosso reservatório de cima para impulsionar as turbinas nesta usina, fornecendo eletricidade ao mercado”, diz Boardman, gerente da área na Snowy Hydro. “Quando temos todas as seis unidades bombeando [água para cima], há água suficiente para encher uma piscina olímpica a cada dois segundos.”
Esses números grandiosos não são suficientes para impressionar alguns críticos, que consideram o megaprojeto estatal arriscado e também alertam para o risco de a expansão tirar espaço de projetos de bombeamento que teriam mais eficiência em termos de custo. Outros dizem que tecnologias concorrentes, como as fazendas de baterias de íon de lítio e o armazenamento de energia térmica solar, além de aumentos nos investimentos em redes de transmissão, poderiam representar uma solução com custos melhores.

“O Snowy 2.0 deverá dominar o mercado de armazenamento, o que o coloca em incrível posição de força para uma empresa estatal”, diz Tony Wood, especialista em energia na Grattan Institution, um centro de estudos independente, em Melbourne.
“Também é um grande risco para os contribuintes”, acrescenta, citando as dificuldades técnicas para escavar túneis e a possibilidade de que governos futuros não sejam tão defensores das fontes renováveis – o que iria limitar a demanda futura por armazenamento
.
Nos anos 60 e 70, o armazenamento por bombeamento era normalmente usado por concessionárias estatais juntamente com usinas nucleares e a carvão, capazes de fornecer eletricidade a baixo custo, fora dos horários do pico, para bombear a água para cima nas montanhas durante à noite. Essa água é depois usada em períodos de alta demanda. Com mais empresas enviando energia solar e eólica para rede nacional, a tecnologia das hidrelétricas reversíveis está desfrutando de um renascimento como forma de estabilização dos sistemas de eletricidade.
A China está investido muito nessa tecnologia. Construiu uma capacidade de armazenamento de 15 mil MW, cerca de 10% do total mundial, nos últimos dez anos. A previsão é que construa 50 mil dos 78 mil MW da capacidade de armazenamento por bombeamento a ser instalada no mundo nos próximos dez anos, segundo a Associação Internacional de Hidroeletricidade (IHA, na sigla em inglês).
Espanha e EUA estão construindo novas usinas hidrelétricas reversíveis para ampliar sua capacidade de armazenamento. Os investimentos nos países ocidentais, contudo, são mais lentos. Os defensores das hidrelétricas dizem que levantar dinheiro para projetos é uma tarefa mais complexa, porque a necessidade de capital antecipado é alta, os tempos de construção são longos e há grande dificuldade de prever as receitas futuras, especialmente em mercados de energia livre.
A IHA alertou para o fato de que alguns países não estão dando incentivos apropriados para o armazenamento por bombeamento e correm o risco de ficar atrasados em uma solução limpa para integrar mais energia renovável à rede. “No momento, há uma corrida para reduzir custos em termos de preço da eletricidade, na qual a solar e a eólica tendem a ser as mais baratas”, diz Richard Taylor, executivo-chefe da IHA. “Isso age como uma barreira para o bombeamento e pode tornar as redes nacionais instáveis.”
No Reino Unido, que passa por uma grande transição energética, os investimentos em hidrelétricas reversíveis continuam baixos em razão da falta de contratos de longo prazo e porque o marco regulatório não dá um valor adequado aos serviços de estabilização da rede decorrentes do armazenamento por bombeamento. Em abril, o ILI Group, que planeja um projeto de 500 milhões de libras (US$ 651 milhões) no Lago Ness, juntou-se a outras operadoras hidrelétricas para defender uma remodelação das regras do mercado de forma que as ajudem a atrair mais financiamento.
Snowy 2.0 é a peça central da política energética da Austrália para abandonar a energia suja do carvão
“Antes da liberalização do mercado no Reino Unido, você tinha um planejamento mais central e havia investimentos em armazenamento por bombeamento, mas desde o fim dos anos 80 não foram construídas novas instalações”, diz Karen Turner, professora do Centro pela Reforma Energética, da Strathclyde University, que defende um maior uso da tecnologia na matriz energética do país.

A Austrália é palco de uma batalha de dez anos sobre as políticas energéticas e de combate à mudança climática, e estima- se que a oposição às energias renováveis custou o emprego de pelo menos três premiês. O governo vai bancar 1,36 bilhão dos 5,1 bilhões de dólares australianos do custo do projeto da Snowy Hydro. A empresa tem classificação de risco de crédito de “BBB+”, o que deve lhe permitir captar o resto do dinheiro a taxas de juros inferiores a 5%.

“Não estamos fazendo isso porque somos fanáticos pelas fontes renováveis”, diz Broad, da Snowy Hydro. “Estamos fazendo porque faz sentido econômico, a lógica econômica é convincente [...]. Você precisa ter armazenamento disponível ou terá muitos apagões.”
“A Snowy é a solução para isso”, acrescenta.

O empreendimento é apenas um entre quase uma dúzia de projetos de bombeamento em busca de capital. O número de projetos similares ainda em fase de estudo na Austrália é muito maior.
A Snowy Hydro informa que seus custos de armazenamento em termos de megawatt por hora são até 60 vezes mais baratos do que os da maior fazenda de baterias de íon de lítio do mundo, que a Tesla ajudou a construir na Austrália Meridional depois dos apagões de 2017. Broad acrescenta que a fazenda no Estado australiano tem capacidade de armazenamento de uma hora e costuma ser ligada apenas alguns minutos de cada vez, enquanto a Snowy 2.0 pode cobrir toda uma semana e ser usada em apagões mais duradouros.
“Isso não quer dizer que as baterias não têm seu lugar. Mas elas têm outros problemas, já que precisam ser substituídas. Nossos túneis duram para sempre”, afirma Broad.
As baterias de íon de lítio, por outro lado, podem entrar em operação em questão de milissegundos e são ideais para evitar blecautes como o de 2017. Seu custo também vem diminuindo rapidamente, segundo David Leitch, consultor na ITK Services Australia, uma firma de análises do setor.
A AGL Energy, maior empresa privada de energia da Austrália, planeja construir dois projetos de bombeamento, em Nova Gales do Sul e na Austrália Meridional, mas não há prazo para o início dos trabalhos por receio de que a expansão proposta da Snowy Hydro possa roubar espaço dos concorrentes. Brett Redman, executivo-chefe da AGL, diz que a tecnologia poderia ajudar a transição para as fontes renováveis, mas alerta que é fundamental haver um maior grau de certeza para encorajar mais investimentos e reduzir os custos.
“Embora eu não esteja convencido da lógica econômica, o apoio governamental ao Snowy 2.0 pode ajudar a dar a partida em uma maior transformação, caso seja feita de uma forma altamente previsível e não seja parte de uma onda de envolvimento governamental que possa afugentar o tão necessário capital.”
O maior problema para a Snowy Hydro, diz Leitch, é se vai haver demanda suficiente para a vasta capacidade de armazenamento que a expansão vai adicionar à rede.
“A Snowy vai manter as luzes acesas, mas pode se tornar um elefante branco comercial sem nunca reaver seu custo de capital”, diz. “É mais cara do que alguns rivais de bombeamento e vai ter parte de seu bolo comido pelas baterias de íon de lítio.”

quinta-feira, 30 de maio de 2019

"Perovskite"...

Importância do composto químico adicionado para  aumentar a eficiência energética das placas fotovoltaicas




Kai Zhu é o autor principal do novo artigo. 
Foto de Dennis Schroeder / NREL

Pesquisadores do relatório do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) fazem um avanço significativo ao produzir uma célula solar de perovskita em tandem que leva a tecnologia para mais perto de sua máxima eficiência.
Uma nova fórmula química está por trás do aumento na eficiência, que também melhorou as propriedades estruturais e optoeletrônicas da célula solar.
Perovskite refere-se a uma estrutura cristalina formada através da químicaDiferentemente das células solares feitas de silício, suas contrapartes de perovskita podem ser flexíveis e projetadas para serem mais baratas de fabricar. As células solares de perovskita têm visto um aumento constante na eficiência, à medida que os pesquisadores continuam refinando a tecnologiaA maioria desses esforços de pesquisa se concentrou em perovskitas baseadas em chumbo que possuem um bandgap amplo. Perovskitas de baixa eficiência e baixo bandgap permitiriam a fabricação de células solares tandem all-perovskite de alta eficiência, onde cada camada absorve apenas uma parte do espectro solar e é idealmente configurada para converter essa luz em energia elétrica. Contudo,
Os esforços que os cientistas do NREL fizeram para estreitar o bandgap, substituindo parte dos átomos de chumbo na estrutura da perovskita, trouxeram a recém-refinada célula solar de perovskita de baixo band-gap para uma eficiência de cerca de 20,5%. Seus resultados estão detalhados no novo artigo, “ Carpet lifexies of> 1μs em Sn-Pb perovskitas permitir eficiente all-perovskite tandem células solares ”, que aparece na Science .
"Esta vai ser uma área de pesquisa ativa nos próximos anos", disse Kai Zhu, cientista sênior do NREL e autor correspondente do artigo.
Substituir chumbo (Pb) em células solares de perovskita, pode restringir o bandgap. Adicionar estanho (Sn), no entanto, cria outros problemas. A rápida cristalização e oxidação do estanho cria furos e outros defeitos em filmes finos de perovskita à base de Sn.
Uma célula solar em série utilizando camadas de perovskitas mantém a eficiência máxima teórica de mais de 30%Para alcançar isso, a camada de baixo absorvedor de bandgap por si só deve estar entre 21% e 23% de eficiência. As células solares baseadas em uma mistura de chumbo-estanho relataram eficiências de cerca de 19%, em comparação com entre 21% e 24% para suas contrapartes de chumbo puro.
Para compensar os efeitos do estanho na mistura, os cientistas da NREL introduziram o composto químico tiocianato de guanidínio (GuaSCN). Depois de descobrir como 7% de GuaSCN era a quantidade ideal para reduzir os defeitos consideravelmente, eles validaram essas descobertas para tornar a célula solar mais eficiente de outra maneira importante. As células solares geram eletricidade usando a luz para “excitar” os elétrons. Quanto mais tempo os elétrons ficarem excitados, mais eletricidade será gerada. O novo material de baixo band-gap após a modificação química permitiu que os elétrons permanecessem excitados por mais de 1 microssegundo, ou cerca de cinco vezes mais do que o relatado anteriormente.
A célula solar de junção única de banda baixa melhorada com 20,5% de eficiência foi então acoplada a uma célula convencional de perovskita de banda larga. Os pesquisadores obtiveram uma célula tandem de 25% de eficiência de quatro terminais e 23,1% de eficiência de dois terminais de perovskita.
Os co-autores de Zhu da NREL são Jinhui Tong, Dong Hoe Kim, Chen Xihan, Axel Palmstrom, Paul Ndione, Matthew Reese, Sean Dunfield, Obadiah Reid, Jun Liu, Fei Zhang, Steven Harvey, Zhen Li, Steven Christensen, Glenn Teeter, Mowafak Al-Jassim, Maikel van Hest, Matthew Beard e Joseph Berry. Alguns pesquisadores são afiliados à Universidade de Toledo e à Universidade do Colorado em Boulder.
O financiamento para a pesquisa na NREL veio do Escritório de Tecnologias de Energia Solar e do Centro de Semicondutores Inorgânicos Orgânicos Híbridos para Energia.

terça-feira, 28 de maio de 2019

Mundo está aquém das metas de energia sustentável, mostra relatório





 Novo relatório  alertou que o mundo está aquém das metas de energia limpa.
Em 2015, a ONU concordou com o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 7, prometendo “garantir acesso a energia acessível, confiável, sustentável e moderna para todos” até 2030. A meta especificava 4 metas principais; acesso universal à eletricidade, acesso universal a combustíveis e tecnologias limpas, implantação de energia renovável e melhoria da eficiência energética.
Um recente Relatório de Progresso da Energia, publicado em maio pelo Tracking SDG7, afirma que o progresso dessas metas não está se desenvolvendo rápido o suficiente. Embora o número de pessoas que têm acesso à eletricidade, bem como energia limpa e tecnologias avançadas, as melhorias sejam desiguais entre regiões e setores.
Notavelmente, o relatório questionou a sustentabilidade dos esforços da comunidade internacional e se o progresso continuará a aumentar.
O relatório disse: “Progressos significativos têm sido feitos no acesso à energia nos últimos anos, com o número de pessoas sem eletricidade caindo de 1,2 bilhão em 2010 para 840 milhões em 2017. No entanto, sem esforços sustentados e aumentados, 650 milhões ainda vive sem acesso à eletricidade em 2030 ”.
O acesso universal a combustíveis e tecnologias limpas está em questão, particularmente na culinária limpa, onde o acesso a combustíveis limpos aumentou apenas 4% de 2010 a 2017. Os riscos à saúde estão associados à biomassa usada atualmente por 3 milhões de pessoas, como carvão e madeira, levando a 4 milhões de mortes a cada ano a partir da poluição do ar interior que provoca.
O relatório diz que para atingir a meta de acesso universal até 2030, o ritmo de progresso no acesso a combustíveis limpos teria que aumentar seis vezes.
Descobriu-se que o consumo de energia renovável aumentou duas vezes mais rápido do que o consumo total de energia, no entanto, estas são apenas mudanças marginais. Em 2010, o consumo total de energia proveniente de fontes renováveis ​​foi de 16,6%, enquanto em 2017 isso só aumentou para 17,5%.
Embora o progresso no acesso a energia limpa e tecnologias tenha sido alcançado, está subjacente no relatório a questão da viabilidade do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 7, onde o progresso atual precisará avançar rapidamente e se espalhar para todos os países e setores em breve para cumprir o prazo de 2030.