Cientistas criam “telhado” que resfria a casa sem gastar energia

Um instituto alemão criou um painel que gera eletricidade, aquece água e resfria o ambiente na mesma superfície. O sistema usa o frio do espaço para resfriar sem gasto extra de energia.

O Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), da Alemanha, desenvolveu a tecnologia em parceria com a Universidade Stanford, dos Estados Unidos. O KIT publicou os resultados no periódico científico Cell Reports Physical Science, com assinatura de Iván Alberto Cruz García, Botho Lehmann, Shanhui Fan e Gan Huang.

Em 7 de abril de 2025, os pesquisadores testaram o protótipo ao ar livre, no Parque Solar do KIT, em Eggenstein-Leopoldshafen. O sistema resfriou 6,5° C abaixo da temperatura ambiente, gerou 60,6 watts de eletricidade por metro quadrado e aqueceu um coletor solar a 110,8° C.

Em versão aprimorada, testada em 19 de setembro de 2025, o coletor chegou a 266,8° C, enquanto a camada de resfriamento se manteve 2,4° C abaixo do ambiente.

Como o painel resfria sem gastar eletricidade

A camada superior do painel resfria o ambiente ao emitir radiação infravermelha diretamente para o espaço, sem consumir energia elétrica. A técnica é chamada de resfriamento radiativo passivo e aproveita uma faixa do espectro em que a atmosfera terrestre deixa a radiação térmica escapar para fora.

“Os materiais desses sistemas de resfriamento liberam radiação infravermelha na faixa da janela atmosférica, entre oito e 13 micrômetros de comprimento de onda. Nessa faixa, a atmosfera terrestre é mais transparente à radiação térmica”, explica García, pesquisador do KIT e principal autor do estudo.

Essa camada é feita de uma placa de dióxido de silício revestida por uma fina camada do polímero polidimetilsiloxano (PDMS). O material deixa passar 94% da luz solar, mas retém e emite quase toda a radiação térmica na faixa da janela atmosférica. Cerca de 63% da luz que atravessa essa camada segue para os componentes de baixo.

Uma mesma placa gera calor e energia elétrica

Abaixo da camada de resfriamento fica o coletor que produz eletricidade e calor. Uma lente de Fresnel concentra a luz solar recebida em uma célula solar de arseneto de gálio de apenas um centímetro quadrado, presa a um bloco de cobre que armazena o calor.

A célula solar absorve a parte de onda mais curta da luz para gerar eletricidade, enquanto a radiação de onda mais longa atravessa o material e aquece o bloco de cobre. Uma barreira de radiação entre as duas camadas mantém o coletor quente separado da camada fria de cima.

“Unimos o resfriamento radiativo a um componente de aproveitamento de energia solar. Assim, uma única superfície se transforma em um sistema de energia multifuncional”, afirma Huang, autor sênior do estudo, também do KIT.

Um sistema de rastreamento solar de dois eixos mantém o painel voltado para o Sol ao longo do dia.

Protótipo ainda está longe do telhado residencial

O protótipo testado pelos pesquisadores mede apenas 10 centímetros por 10 centímetros e o estudo não indica quanto custaria produzir a tecnologia em escala. Os pesquisadores compararam duas versões em 9 de maio de 2025. A versão com lente concentradora produziu 60,6 watts de eletricidade por metro quadrado, resultado inferior aos 119,8 watts de uma versão mais simples, sem concentração de luz, testada nas mesmas condições.

Segundo os autores, a diferença veio da temperatura mais alta da célula solar concentrada, da perda de luz difusa e de um possível desalinhamento entre a célula e o foco da lente. Em 11 de abril de 2025, os pesquisadores testaram isoladamente a camada de resfriamento, que chegou a 13,6° C abaixo da temperatura ambiente mesmo com umidade do ar de 72%.

Os pesquisadores dizem que células solares de maior desempenho e melhor alinhamento óptico podem aumentar a geração de eletricidade em versões futuras. O calor captado, segundo o estudo, poderia ser levado por tubulação de água ou óleo térmico até reservatórios de armazenamento, para uso em aquecimento residencial ou industrial.

Vale destacar que não há dados sobre o desempenho da tecnologia em climas diferentes do da Alemanha, onde o protótipo foi testado.