Artigo final nanotubos de carbono e sua utilizacao em energia solar engenharia fisica

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Nanotubos de Carbono: aplicabilidade na geração de energia solar

Sarah Cavalcante Galarza Perez

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Resumo:

O estudo refere-se à aplicabilidade dos Nanotubos de Carbono na geração de energia solar. Um dos desafios estudados por cientistas é a produção de uma energia que seja, não só sustentável como também seja rentável, dessa forma, o estudo a seguir propõe a utilização de Nanotubos de Carbono como via para alcançar a geração energia de alta qualidade, de maneira que seja lucrativa e que não agrida o meio ambiente. Apesar da semelhança com o grafeno e com o grafite, e serem peças fundamentais para inovações tecnológicas, os Nanotubos de Carbono apresentam diferenças estruturais, na sua aplicação e no seu refinamento, além de ser uma opção que reduz a poluição ambiental. O objetivo é analisar as maneiras em que o Nanotubos de Carbono são rentáveis, renováveis e sustentáveis dentro da geração de energia solar. A metodologia foi através de estudos de artigos estrangeiros e investigação de projetos de pesquisa acerca de placas solares. Os resultados desse estudo apontam que o aproveitamento, geração e conversão de energia em placas solares que possuem Nanotubos de Carbono sofrem um aproveitamento de cerca de 80% em comparação com placas que não os possuem, além de ter um custo menor e possuir melhor tempo de vida em relação com outros componentes.  As conclusões, então, são que a aplicação de Nanotubos de Carbono em placas solares tem uma importância fundamental no que diz respeito ao aproveitamento de energia gerada, de forma que o custo-benefício do uso desse componente seja viável em comparação com outros componentes estudados.

Palavras-chave: Nanotubos de Carbono. Energia solar. Efeito fotovoltaico. Células solares. Silício.

Sumário: 1 Introdução. 2 Nanotubos de Carbono. 3 Desaplicabilidade na geração de energia solar. 4 Aplicabilidade na geração de energia solar. 5 Metodologia. 6 Resultado. 7 Discussão. 8 Conclusões. 9 Referências.

1 Introdução

No cenário atual, a energia fotovoltaica é a principal energia discutida quando falamos de formas reutilizáveis, inesgotáveis e limpas, de se produzir eletricidade. Com sua matéria-prima sendo a luz solar, que não é escassa, a energia obtida através das placas fotovoltaicas, popularmente conhecidas como painéis solares, ainda não alcança o seu objetivo de ser a primeira forma de obtenção de energia no mundo por causa do seu baixo aproveitamento do que se é coletado; atualmente, é garantido cerca de 17% de eficiência dessas placas (LIMA, 2013), ou seja, menos da metade da energia total obtida pode ser de fato utilizada. Esse baixo aproveitamento está ligado diretamente a forma que as placas fotovoltaicas são produzidas; hoje o material de principal uso é o Silício, que apesar de ser eficiente, ainda não tem a capacidade de auxiliar na obtenção máxima de energia esperada.

Nesse contexto, os estudos com Nanotubos de Carbono, alótropos do carbono com uma nanoestrutura cilíndrica, começaram a surgir afim de tornar viável uma solução que não fosse apenas aplicável, mas como também de baixo custo, resistente e durável. De acordo com Jônatas Dourado Carvalho de Souza, pesquisador da UFCG, esse material ao substituir o Silício apresentaria um aumento de 3% de aproveitamento da energia obtida, isso devido a sua elevada condutividade e resistência.

Após o que foi apresentado, a proposta pretende gerar discussão acerca da implementação de uma variação dos matérias utilizados no modelo atual das Placas Fotovoltaicas; já que ao citar esse modelo, é referido uma disposição onde a Célula Fotovoltaica (principal estrutura relacionada a obtenção e aproveitamento da energia) é integralmente constituída por Silício. Por isso, o objetivo é analisar as maneiras em que os Nanotubos de Carbono são mais rentáveis, renováveis e sustentáveis dentro da geração de energia solar, assim, obtendo mais aproveitamento da energia coletada pelas placas fotovoltaicas.

O problema está relacionado diretamente ao fato de que a inaplicabilidade dos Nanotubos de Carbonos nas Placas Fotovoltaicas causam desaproveitamento de uma energia que poderia ser adquirida e utilizada. Em razão disso, propõe-se a resolução baseada nas seguintes hipóteses:

a) Utilizar o Silício juntamente com os Nanotubos de Carbono, formando a Célula Fotovoltaica através de uma heterojunção de Carbono e silício, tentando combinar a eficiência de ambos os materiais.

b) Utilizar somente o semicondutor dióxido de titânio; nessa hipótese, é considerado o potencial condutor desse material, aplicando-o na Célula Fotovoltaica como item principal.

c) Utilizar somente os Nanotubos de Carbono para a composição integral da Célula Fotovoltaica, dispensando totalmente o uso do Silício ou te outros materiais.

A metodologia dessa pesquisa foi efetuada através de estudos de artigos científicos publicados em sites oficiais, como o Science, e investigação de projetos de pesquisas bibliográficas. Isso juntamente com uma análise crítica comparativa, que visou absorver e externalizar todos os pontos e fatos relacionados a temática apresentada.

Para fundamentar a base teórica do artigo, foi utilizado os seguintes trabalhos e autores: MATAVELLI, Augusto. Energia solar: geração de energia elétrica utilizando células fotovoltaicas. Lorena – SP: 2013; SEGUNDO, José e VILAR, Eudésio. Grafeno: uma revisão sobre propriedades, mecanismos e potenciais aplicações em sistemas energéticos. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, Vol. 11, No 2 (2016); DAVIES, Felipe, FRISSO, Gustavo e BRANDÃO, Matheus. A utilização do silício para a fabricação de placas solares: uma reflexão das dificuldades tecnológica e financeira. Gramado – 2018; SOUZA, Jônatas. Estudo da arte da célula fotovoltaica:  tecnologia atual e sua perspectiva. Campina Grande – 2016.

Os resultados desse estudo apontam que a utilização dos Nanotubos de Carbono como Célula Fotovoltaica em placas solares, não só possibilita o aumento dos 19% de utilização de energia obtida atualmente (com Silício) para 36%, como também apresenta uma alternativa de baixo custo e melhor tempo de vida.

Visando a melhor compreensão do conteúdo apresentando no artigo, buscou-se a divisão do tema em categorias definidas e de fácil entendimento, são elas: 1) uma introdução que apresenta de forma clara e geral a temática a ser abordada em todo o trabalho; 2) A conceituação de Nanotubos de Carbono e sua aplicabilidade em placas solares; 3) O problema da desaplicabilidade dos Nanotubos de Carbono em placas solares; 4) A sua aplicabilidade na geração de energia solar e benefícios quanto a substituição do silício; 5) A descrição da metodologia e seu detalhamento; 6) Os principais e importantes resultados que foram encontrados em volta do tema; 7) A discussão acerca do tema para estabelecer os pontos e a relevância dos resultados; 8) AS conclusões; 9) O registro das referências utilizadas para a construção do artigo.