Sistema de energia híbrido produz eletricidade, aquecimento e refrigeração
[Imagem: Iván García et al. – 10.1016/j.xcrp.2026.103492]
Energia solar-universo
Os edifícios, sejam residenciais, comerciais ou industriais, tipicamente usam sistemas separados para garantir o fornecimento de eletricidade, aquecimento e refrigeração.
Com a ajuda do frio do espaço exterior, engenheiros alemães estão testando agora um sistema híbrido que fornece simultaneamente as três fontes de energia a partir da mesma superfície – um painel multienergético, por assim dizer.
O núcleo do sistema é uma camada de resfriamento radiativo, que irradia calor para o espaço sideral na forma de radiação infravermelha, em um comprimento de onda para o qual a atmosfera terrestre é transparente. A novidade é que a camada radiativa, responsável pela refrigeração passiva, também é transparente, permitindo a passagem da luz solar, que chega aos painéis fotovoltaicos para gerar eletricidade.
Enquanto isso, o conjunto também captura o calor do Sol que permeia toda a estrutura do painel, que pode então ser usado para aquecer os edifícios no inverno.
“Nossa visão é que telhados e fachadas possam se tornar superfícies energéticas ativas, que forneçam simultaneamente eletricidade, aquecimento e resfriamento,” disse o professor Gan Huang, do Instituto de Tecnologia Karlsruhe. “O conceito também pode ser atraente para aplicações de alto consumo energético, como centrais de dados de IA, que precisam de muita energia e também de refrigeração.”
[Imagem: Gan Huang/KIT]
Coleta, transmite, recolhe
O coração do sistema consiste em um emissor transparente constituído por um substrato de sílica revestido com o polímero de silicone polidimetilsiloxano. Essa camada permite a passagem da luz solar, emitindo simultaneamente calor na forma de radiação infravermelha através da janela atmosférica, a faixa de comprimento de onda na qual a atmosfera terrestre é altamente transparente à radiação térmica.
Abaixo do emissor transparente fica uma lente de Fresnel, que concentra a luz solar para um coletor ele próprio híbrido (fotovoltaico-térmico), onde eletricidade e calor são gerados em um componente muito compacto.
Nos experimentos de teste ao ar livre, o protótipo alcançou um resfriamento de até 6,5 °C abaixo da temperatura ambiente, uma densidade de potência elétrica de 60,6 W/m2 e temperaturas de aquecimento de até 110,8 °C – tudo simultaneamente.
[Imagem: Iván García et al. – 10.1016/j.xcrp.2026.103492]
Aquece e resfria
O grande trunfo do gerador híbrido é que ele permite combinar dois processos fundamentalmente opostos: Aquecimento e refrigeração.
“Demonstramos que um único sistema pode captar simultaneamente a energia solar quente e a energia do universo frio,” comentou Huang. “Estamos unindo ‘fogo’ e ‘gelo’. Enquanto o coletor solar deve absorver o máximo de energia solar possível, o resfriador radiativo deve permanecer o mais frio possível.”
O dilema foi resolvido fazendo com que a luz solar passe primeiro pela camada de resfriamento transparente, atingindo então a lente, que concentra a luz em um coletor solar muito menor. “Isso mantém o coletor solar quente fisicamente separado da camada de resfriamento,” destacou o pesquisador Iván García.
A inovação se baseia em trabalhos anteriores da equipe, que em 2024 apresentou um material transparente que resfria passivamente edifícios enquanto transmite a luz do dia. Agora, eles integraram o resfriamento radiativo a um componente de captação de energia solar. “Com base nesse trabalho, combinamos o resfriamento radiativo com a captação de energia solar. Isso transforma uma única superfície em um sistema de energia multifuncional,” afirma Huang, acrescentando que os próximos passos incluirão aprimorar o projeto óptico, o gerenciamento térmico e usar células solares mais eficientes.