Uma célula solar orgânica imprimível e flexível

Diferente das células solares que estamos acostumados a ver, as fotovoltaicas orgânicas são feitas de compostos solúveis em tinta e podem ser impressas e moldadas usando técnicas simples. O resultado é uma película leve, flexível e transparente que transforma a energia do Sol em eletricidade. Hannah Bürckstümmer nos mostra como elas são feitas -- e como elas podem mudar a forma como geramos energia para o mundo.

Vocês devem ter notado que estou
usando dois pés de sapatos diferentes.

Parece estranho...

Sem dúvida, é estranho...

Mas isso foi de propósito.

Vamos dizer que o pé esquerdo
corresponda a uma pegada sustentável,

ou seja, que nós humanos
consumimos menos recursos naturais

do que nosso planeta consegue regenerar,

e emitimos menos dióxido de carbono que
florestas e oceanos conseguem reabsorver.

É uma situação estável e saudável.

A situação atual se assemelha
mais ao outro pé de sapato.

É grande demais para o pé.

No dia 2 de agosto de 2017,

já havíamos consumido todos os recursos
que o planeta consegue regenerar este ano.

É como gastar todo o seu dinheiro
até o dia 18 do mês,

e depois precisar de um empréstimo
bancário pra cobrir o restante.

Sem dúvida dá pra fazer isso
durante alguns meses,

mas, se seu comportamento não mudar,

mais cedo ou mais tarde
você vai ter sérios problemas.

Todos conhecemos os efeitos devastadores
dessa exploração excessiva:

aquecimento global,

aumento do nível do mar,

derretimento das calotas e do gelo polar,

padrões climáticos cada vez
mais extremos, e por aí vai.

A imensidão desse problema
me deixa realmente frustrada.

E o que me frustra ainda mais
é saber que a solução existe,

mas continuamos com
as mesmas práticas de sempre.

Hoje quero compartilhar
como uma nova tecnologia solar

pode contribuir para um futuro
sustentável para as construções.

Edifícios consomem cerca de 40% do total
da nossa demanda energética.

Resolver esse consumo
reduziria significativamente

nossas emissões climáticas.

Um edifício projetado
com princípios sustentáveis

pode produzir toda a energia
de que precisa sozinho.

Para tanto,

precisamos primeiro
reduzir o consumo ao máximo,

utilizando, por exemplo,
paredes ou janelas bem isoladas.

Essas tecnologias já estão
disponíveis no mercado.

Depois, é preciso energia
para aquecer a água e o ambiente.

É possível obter isso do Sol,
de forma sustentável,

usando instalações termossolares,

ou do chão ou do ar, com bombas térmicas.

Todas essas tecnologias estão disponíveis.

Depois, vem a necessidade
de energia elétrica.

Em princípio, há diversas formas
de se obter eletricidade sustentável,

mas quantos edifícios vocês conhecem
com um cata-vento no telhado

ou uma usina hidrelétrica no jardim?

Provavelmente não muitos,
porque em geral isso não é viável.

Mas o Sol fornece energia abundante
às nossas fachadas e telhados.

O potencial para coletar essa energia
na superfície dos edifícios é enorme.

Tomemos a Europa como exemplo.

Se fossem utilizadas todas as áreas
orientadas adequadamente para o Sol,

e que não sejam sombreadas demais,

a energia gerada por fotovoltaicas

corresponderia a cerca de 30%
da nossa demanda total de energia.

Mas as fotovoltaicas de hoje
apresentam alguns problemas.

Elas até possuem um bom custo-benefício,

mas não são muito flexíveis
em termos de design,

o que faz da estética um desafio.

Geralmente as pessoas imaginam isso

quando pensam em células
solares em construções.

Talvez funcione para fazendas solares,

mas, quando se trata de edifícios,
de ruas, de arquitetura,

a estética é importante.

É por isso que hoje em dia não vemos
muitas células solares nas construções.

Elas não combinam.

Nossa equipe está trabalhando
numa tecnologia totalmente diferente,

chamada fotovoltaicas orgânicas, ou OPV.

A palavra "orgânicas" significa

que o material utilizado para a absorção
da luz e transporte de cargas elétricas

tem como base principalmente
o carbono, em vez de metais.

Utilizamos a mistura de um polímero

feito de diferentes unidades repetidas,

como as pérolas num colar,

e uma pequena molécula
com a forma de uma bola de futebol,

chamada fulereno.

Esses dois componentes são misturados
e dissolvidos para formarem uma tinta.

E, como a tinta,

eles podem ser impressos com técnicas
simples como revestimento por "slot-die"

num processo contínuo "roll-to-roll"
em substratos flexíveis.

A fina camada resultante é a camada ativa,

que absorve a energia do Sol.

Essa camada ativa é extremamente efetiva.

É necessária uma camada
de apenas 0.2 micrômetros de espessura

para absorver a energia solar.

Isso é 100 vezes mais fino
do que um fio de cabelo humano.

Para dar outro exemplo,

peguem um quilo do polímero básico

e usem-no para elaborar a tinta ativa.

Com essa quantidade de tinta,

podemos imprimir uma célula solar
do tamanho de um campo de futebol.

Assim, o OPV é um material
extremamente eficiente,

o qual considero crucial
quando se fala em sustentabilidade.

Depois do processo de impressão,

podemos obter um módulo solar
que pode ser como este aqui.

Parece um pouco um filme plástico,

e de fato possui muitas
de suas características.

É leve...

É flexível...

e é semitransparente.

Mas ele pode coletar a energia do Sol
em ambiente externo, e desta luz interna,

como podem ver
neste pequeno LED iluminado.

Podemos usá-lo em sua forma plástica

e explorar sua leveza e sua flexibilidade.

O primeiro é importante em construções
em regiões mais quentes.

Ali, os telhados não são feitos
para aguentar peso extra.

Não são projetados,
por exemplo, para aguentar a neve,

assim, células solares pesadas de silicone
não podem ser usadas para coletar luz,

mas esses filmes solares leves
são muito bem adequados.

A flexibilidade é importante

quando se conjuga a célula solar
com estruturas arquitetônicas de membrana.

Imaginem as conchas da Ópera de Sydney
como uma central de energia.

Além disso, podemos
combinar os filmes solares

com materiais de construção
convencionais, como o vidro.

Muitas fachadas de vidro
contêm uma película

para criar vidro de segurança laminado.

Adicionar um segundo filme
no processo de produção não é problema,

mas, nesse caso, a fachada
incorpora a célula solar

e pode produzir eletricidade.

Além de ficar bonito,

essas células solares integradas
trazem mais dois benefícios importantes.

Vocês se lembram da célula solar
que mostrei no telhado?

Naquele caso, instala-se
primeiro o telhado

e, numa segunda camada, a célula solar.

Isso aumenta o custo da instalação.

No caso das células solares integradas,

no momento da construção
apenas um elemento é instalado,

que é, ao mesmo tempo,
o revestimento do edifício

e a célula solar.

Além de economizar
nos custos da instalação,

isso também economiza recursos,

porque as duas funções
se combinam num só elemento.

Mais cedo, falei sobre ótica.

Gosto demais deste painel solar...

talvez vocês tenham um gosto
ou demandas de design diferentes...

Tudo bem.

Com o processo de impressão,

a célula solar pode mudar
a forma e o design facilmente.

Isso oferece flexibilidade a arquitetos,

a gestores e proprietários de imóveis,

para integrarem essa tecnologia
produtora de eletricidade como quiserem.

Quero enfatizar que isso não está
acontecendo só nos laboratórios.

Ainda vai levar muitos anos
para ser adotada em massa,

mas estamos na iminência
da comercialização,

o que significa que há muitas empresas
por aí com linhas de produção.

Elas estão aumentando sua capacidade
e nós também, com as tintas.

(Sapato cai)

Essa pegada menor
é muito mais confortável.

(Risos)

É o tamanho certo, a escala apropriada.

Temos de voltar à dimensão apropriada
quando se trata do consumo de energia.

E construir edifícios neutros
em carbono é algo importante.

Na Europa,

temos o objetivo de descarbonizar
nosso parque imobiliário até 2050.

Espero que fotovoltaicas orgânicas
sejam uma parte importante disso.

Eis aqui alguns exemplos.

Esta é a primeira instalação comercial
de células solares orgânicas impressas.

"Comercial" significa que as células
foram impressas em equipamento industrial.

As chamadas "árvores solares"
foram integradas ao pavilhão alemão

na World Expo, em Milão, em 2015.

Elas forneciam sombra durante o dia

e eletricidade para a iluminação à noite.

Vocês devem estar se perguntando
por que elas têm essa forma hexagonal.

Resposta fácil:

os arquitetos queriam ter
um padrão específico de sombra no chão

e pediram essa forma,

motivo pelo qual ela foi impressa assim.

Ainda longe de ser um produto real,

essa instalação de forma livre cativou
a imaginação dos arquitetos visitantes

muito mais do que esperávamos.

A próxima aplicação
é mais próxima dos projetos

e dos usos que estamos visando.

Num edifício de escritórios em São Paulo,

painéis de OPV semitransparentes
se integram à fachada de vidro,

atendendo a diferentes necessidades.

Primeiro, eles fornecem
sombra para as salas atrás deles.

Segundo, o logotipo da empresa
é mostrado numa forma inovadora.

E, claro, eletricidade é produzida,

reduzindo a pegada de energia do prédio.

Isso é uma amostra do futuro,

quando os edifícios,
em vez de consumirem energia,

vão fornecer energia.

Quero ver células solares
perfeitamente integradas

no exterior de nossas construções,

e que sejam tanto ecoeficientes
quanto aprazíveis ao olhar.

Para telhados, as células solares
de silicone sempre serão uma boa solução.

Mas para explorar o potencial
de fachadas e outras áreas,

tais como áreas semitransparentes,

superfícies curvadas e sombras,

acredito que as fotovoltaicas orgânicas
ofereçam uma contribuição relevante,

e elas podem ser feitas na forma
que os arquitetos e gestores quiserem.

Obrigada.

(Aplausos)