Novos vidros inteligentes baseados em micro espelhos reduzem 30% do consumo de energia dos edifícios

Os edifícios são responsáveis ​​por 40% do consumo de energia primária e 36% das emissões totais de CO2. As emissões de CO2 desencadeiam o aquecimento global, o aumento do nível do mar e mudanças profundas nos ecossistemas oceânicos. Substituir as áreas de envidraçamento ineficientes de edifícios por janelas de envidraçamento inteligentes com eficiência energética tem grande potencial para diminuir o consumo de energia para iluminação e controlo de temperatura.

Harmut Hillmer, da Universidade de Kassel, na Alemanha, demonstra esse potencial em “matrizes de mico espelhos MOEMS em janelas inteligentes para direção à luz do dia”, num artigo publicado recentemente na edição inaugural do Journal of Optical Microsystems.

“O nosso envidraçamento inteligente é baseado em milhões de micro espelhos, invisíveis a olho nu, e reflete a luz do sol de acordo com as ações do utilizador, posições do sol, dia e estações do ano, fornecendo uma direção de luz personalizada dentro do edifício”, indicou Hillmer.

A matriz de mico espelhos é invulnerável ao vento, limpeza de janelas ou quaisquer condições climáticas porque está localizada no espaço entre as vidraças preenchidas com gases nobres como argónio ou criptónio. A janela de vidro fornece calor solar gratuito no inverno e prevenção de superaquecimento no verão, e permite luz natural saudável, grande economia de energia (até 35%), redução massiva de CO2 e uma redução de 10 por cento de aço e betão em prédios altos.

Além do problema de energia, a iluminação artificial também tem consequências para a saúde e o bem-estar. Vários estudos relacionaram a iluminação artificial à falta de concentração, alta suscetibilidade a doenças, biorritmos perturbados e insónia. O vidro inteligente pode reduzir a dependência da iluminação artificial ao otimizar a luz natural do ambiente.

Os atuais vidros inteligentes de última geração são otimizados tanto para o inverno quanto para o verão – e não são capazes de garantir um desempenho de economia de energia o ano todo. Há necessidade de uma tecnologia inteligente e automática que possa reagir ao clima local (durante o dia, estação do ano), usar a luz solar disponível, regular a luz e a temperatura e economizar energia substancial.

As matrizes de mico espelhos MEMS dos investigadores são integradas dentro do envidraçamento de isolamento e são operadas por um sistema de controlo eletrónico. A orientação dos espelhos é controlada pela tensão entre os respetivos elétrodos. Os sensores de movimento na sala detetam o número, a posição e o movimento dos utilizadores na sala.

Os resultados incluem velocidade de atuação muito maior na faixa sub-ms, consumo de energia 40 vezes menor do que os conceitos eletrocrómicos ou de cristal líquido, reflexão em vez de absorção e neutralidade de cor. Testes de envelhecimento rápido da estrutura do mico espelho foram realizados para estudar a confiabilidade e revelaram sustentabilidade, robustez e longa vida útil das matrizes do mico espelho.