Engenheiros da Universidade da Califórnia, Davis, criaram um dispositivo que produz energia mecânica à noite, aproveitando a diferença de temperatura entre o calor da Terra e o frio extremo do espaço exterior. O sistema pode, eventualmente, ajudar a ventilar estufas e outros prédios sem depender de combustíveis. A pesquisa é publicada na Science Advances.
O dispositivo é baseado em um motor Stirling, um tipo de máquina projetada para converter calor em movimento mecânico. Ao contrário dos motores de combustão interna, que requerem uma grande diferença de temperatura para operar de forma eficiente, os motores Stirling podem funcionar com diferenças de calor muito menores. Jeremy Munday, professor de engenharia elétrica e computação da UC Davis e coautor do estudo, explicou que o contraste de temperatura pode ser tão modesto quanto o entre uma xícara de café quente e o ar ao redor.
“Esses motores são muito eficientes quando apenas pequenas diferenças de temperatura existem, enquanto outros tipos de motores funcionam melhor com diferenças de temperatura maiores e podem produzir mais potência,” disse Munday.
Em uma instalação típica, um lado de um motor Stirling é mantido quente enquanto o outro lado é resfriado. O contraste de temperatura move um pistão, que por sua vez produz energia mecânica.
“Se você apenas colocá-lo sobre a mesa, ele não vai produzir nenhuma energia por conta própria, porque todos os lados estão à mesma temperatura,” disse Munday.
Usando o Espaço Profundo como um Reservatório Frio
Normalmente, uma diferença de temperatura é criada aquecendo um lado do motor com uma fonte de combustível. Em vez de queimar combustível, Munday e o estudante de pós-graduação Tristan Deppe exploraram a possibilidade de conectar o lado frio a algo muito mais frio e distante: o espaço profundo.
“Na verdade, não precisa tocar o espaço fisicamente, pode apenas interagir radiativamente com o espaço,” disse Munday. Em uma noite clara e fresca, o calor naturalmente irradia do seu corpo em direção ao céu, o que faz com que sua cabeça sinta mais frio. A equipe tentou usar esse mesmo efeito.
O design deles coloca um simples motor Stirling (essencialmente um pistão acionando um volante) em cima de um painel que atua como uma antena de irradiação de calor. Todo o sistema fica ao ar livre à noite. O solo fornece calor a um lado do motor, enquanto o painel libera calor para cima, efetivamente conectando o outro lado ao frio do espaço.
Experimentos Noturnos Mostram Resultados Promissores
Após um ano de testes à noite, os pesquisadores descobriram que o dispositivo compacto poderia gerar pelo menos 400 miliwatts de energia mecânica por metro quadrado. Em demonstrações, o motor acionou diretamente um pequeno ventilador. Ele também foi conectado a um pequeno motor elétrico para produzir corrente elétrica.
Esses resultados mostram que quantidades significativas de energia podem ser capturadas do céu noturno. De acordo com Munday, a abordagem funciona melhor em regiões com baixa umidade e céus consistentemente claros. No futuro, a tecnologia poderia ajudar a ventilar estufas ou edifícios residenciais sem fontes convencionais de energia.
A UC Davis registrou uma patente provisória relacionada à invenção.
