Há muito tempo que se aproveita o potencial da energia do mar para gerar energia elétrica. Mas e se pudéssemos tirar partido da altura e frequência das ondas para otimizar este processo? Esse foi o propósito de um estudo publicado por investigadores do Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), na edição de janeiro da prestigiada revista Advanced Energy Materials. 

O artigo em questão refere a criação de uma prova de conceito com os nanogeradores triboelétricos (TENGs), dispositivos que, através do movimento das ondas, conseguem gerar energia elétrica. “A influência das características das ondas na potência destes dispositivos tem sido até agora negligenciada”, contextualizam.

Por isso, neste trabalho, exploraram, experimentalmente e através de simulações numéricas, como maximizar a energia gerada, ao adaptar o mecanismo de geração de energia ao estado do mar (altura e frequência das ondas). 

“Como prova de conceito, utilizámos um elemento móvel e verificámos como a otimização da velocidade deste elemento aumenta a energia produzida quando as camadas triboelétricas entram em contacto, conforme o tipo de movimento a que o nanogerador está sujeito”, conta João Ventura, investigador no Instituto de Física dos Materiais Avançados, Nanotecnologia e Fotónica da Universidade do Porto (IFIMUP).

Para esta prova, os cientistas utilizaram um gerador composto por duas unidades de camadas triboelétricas colocadas nas extremidades de uma pista e um elemento móvel (esfera) que colide com estas, gerando assim corrente elétrica. 

Desta forma, verificaram que este elemento móvel pode fazer com que a geração de energia seja ajustada de forma eficiente, de acordo com o movimento. 

Para a prova de conceito, os investigadores utilizaram um gerador composto por duas unidades de camadas triboelétricas colocadas nas extremidades de uma pista e um elemento móvel (esfera) que colide com estas, gerando assim corrente elétrica. (Foto: inanoEnergy)

Do laboratório ao tanque de ondas

Estes resultados podem ser aplicados em qualquer dispositivo (baseado na geração triboelétrica ou outros mecanismos de captura de energia mecânica) composto por elementos móveis que interferem no princípio de geração de energia.

Os próximos passos serão agora integrar este nanogerador triboelétrico otimizado numa boia e validar o estudo através da realização de testes com modelos à escala em tanque de ondas. Nesta fase, os investigadores irão simular diferentes condições oceânicas, representativas dos ambientes costeiros portugueses.

Para além de João Ventura, assinam ainda o estudo Cátia Rodrigues, também membro da spin-off criada na FCUP inanoEnergy, e Isabel Gonçalves, mestre em Engenharia Física pela FCUP. 

Os TENGs são uma tecnologia altamente versátil e de baixo custo de fabrico e com muito potencial para gerar energia elétrica de forma sustentável. De acordo com os investigadores, a  energia das ondas consegue alcançar uma densidade energética até dez vezes a da solar, submetida a ciclos de dia/noite, e quatro a cinco vezes a da eólica.