Vidro eletrocrômico: como funciona e quanto calor barra
O vidro eletrocrômico escurece e clareia com um comando elétrico. Uma tensão baixa faz íons migrarem entre camadas muito finas depositadas no vidro; com os íons de um lado, o vidro fica transparente, e do outro, escuro. Num produto comercial, a passagem de luz varia de 60% para 1%, e o calor do sol que entra cai para menos de um quarto.
Este artigo explica como funciona o vidro eletrocrômico, com a conta do calor que ele barra numa fachada, o que as medições de laboratório dizem sobre economia de energia e os limites da tecnologia. As fontes são o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) e o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), dos Estados Unidos, e a fabricante SageGlass, do grupo Saint-Gobain.
As camadas dentro do vidro
A parte ativa é um revestimento. A SageGlass descreve cinco camadas de material cerâmico depositadas sobre o vidro, com espessura total menor que um cinquenta avos de um fio de cabelo. O LBNL cita os materiais usados nos dispositivos que estuda: filmes de óxido de tungstênio e de óxido de níquel e lítio, separados por um condutor de íons.
Na descrição usual dos livros da área, que não tiramos de uma fonte única, as cinco camadas são: dois condutores transparentes por fora, que levam a corrente; a camada eletrocrômica, que muda de cor; a camada que guarda os íons; e, entre as duas, o condutor de íons, que deixa os íons passarem e barra os elétrons. O conjunto funciona como uma bateria muito fina e transparente, em que carregar e descarregar muda a cor.
Como ele escurece
Segundo a SageGlass, a tensão aplicada faz os íons migrarem de uma camada para outra (íons de lítio, pelos materiais que o LBNL descreve), numa mudança de estado sólido reversível. Inverter a polaridade devolve os íons e clareia o vidro. Não há peça móvel nem líquido.
O LBNL destaca uma característica que separa essa tecnologia de outras: o vidro só precisa de energia para mudar de estado. Depois de escurecido, ele se mantém por um tempo sem consumo. A memória não é permanente: a fabricante informa, na sua página de perguntas frequentes, que, sem energia, o vidro volta ao estado claro em uma a duas horas.
O consumo é pequeno. A SageGlass afirma que operar cerca de 280 m² do vidro gasta menos eletricidade que um modem doméstico. É dado de fabricante, sem valor em watts.
A conta do calor numa fachada
Dois números descrevem um vidro: a transmitância de luz visível, que é a fração da luz que passa, e o fator solar, a fração do calor do sol que entra no ambiente. A SageGlass informa a faixa do produto:
| Estado | Luz visível que passa | Fator solar |
|---|---|---|
| Claro | 60% | 0,41 |
| Escurecido | 1% | 0,09 |
Com o sol batendo na fachada a 800 watts por metro quadrado (premissa nossa, um valor de dia claro), o calor que entra por cada metro quadrado de vidro é:
- estado claro: 800 × 0,41 = 328 W;
- estado escurecido: 800 × 0,09 = 72 W;
- diferença: 328 − 72 = 256 W por metro quadrado.
Numa sala com 20 m² de fachada envidraçada, são 20 × 256 ≈ 5.100 W a menos de calor entrando, o equivalente a cerca de 17.400 BTU por hora (5.100 × 3,412). É a capacidade de um aparelho de ar-condicionado que deixa de ser necessária naquela hora de sol. A conta vale para o pico; ao longo do dia e do ano a economia depende do clima, da orientação da fachada e do controle.
O calor cai 328 ÷ 72 ≈ 4,6 vezes, e a luz, 60 vezes. O vidro escurecido ainda deixa ver a paisagem, o que uma persiana fechada não faz.
Quanto economiza, pelas medições
Os percentuais publicados medem coisas diferentes e não devem ser somados:
| Fonte | O que foi medido | Resultado |
|---|---|---|
| LBNL, teste de campo de dois anos e meio | energia de iluminação, contra janela eficiente comum | 48% a 67% de economia |
| LBNL, mesmo teste | pico da carga de resfriamento | 19% a 26% de redução |
| LBNL, página de materiais | energia, em clima árido e com controle de iluminação | 30% a 40% sobre janelas convencionais |
| NREL | pico de demanda | mais de 20% de redução |
O teste de campo está resumido numa publicação do LBNL, e o dado do NREL, numa nota do laboratório. A economia de iluminação vem de um efeito indireto: como o vidro controla o ofuscamento sem fechar a vista, as persianas ficam abertas e a luz natural substitui parte das lâmpadas. O peso do ar-condicionado na conta de luz está em o que consome mais energia elétrica na sua casa.
Quanto tempo leva para mudar
Minutos. A demonstração do LBNL mostra cerca de 4 minutos para escurecer e 4 e meio para clarear, num dispositivo de pesquisa. O tempo varia com o tamanho da peça e com o produto. É a principal diferença para quem espera o efeito instantâneo de um interruptor.
Eletrocrômico não é o único vidro inteligente
| Tecnologia | Tempo de resposta | O que faz | Sem energia |
|---|---|---|---|
| Eletrocrômico | minutos | escurece e barra calor, mantendo a vista | mantém o estado por um tempo |
| Cristal líquido (PDLC) | 10 a 150 milésimos de segundo | alterna entre leitoso e transparente, para privacidade; transparente, passa cerca de 80% da luz | leitoso |
| Partículas suspensas (SPD) | até 3 segundos | escurece, barrando até 99% da luz | escuro, na descrição usual |
Os dados das duas últimas linhas são de um fabricante desses vidros. O vidro de privacidade de salas de reunião, que fica branco ao toque de um botão, é o de cristal líquido: esconde, mas não sombreia. Há ainda vidros que escurecem sozinhos com a luz ou com o calor, sem controle elétrico.
Onde já é usado
Além de fachadas e claraboias, a mesma família de tecnologia está em dois lugares conhecidos. Em fachadas, o vidro pesa no projeto: o Capital Gate, em Abu Dhabi, tem 12.500 vidros, todos de tamanhos diferentes. Os retrovisores que escurecem sozinhos quando o farol de trás ofusca usam um gel eletrocrômico entre dois vidros. E as janelas do Boeing 787 trocaram a persiana de plástico por um vidro que o passageiro escurece por botão, com um gel eletrificado entre duas lâminas, segundo a imprensa especializada.
Para durar numa fachada, o vidro precisa aguentar milhares de ciclos sob sol forte. O NREL informa que a norma de durabilidade usada pela indústria, a ASTM E2141, foi desenvolvida no laboratório no fim da década de 1990.
Os limites
- Velocidade: a mudança leva minutos.
- Não é blecaute nem privacidade: com 1% de luz passando, o vidro não fica opaco.
- Custo: é mais caro que o vidro comum somado à persiana. Não encontramos um preço por metro quadrado de fonte confiável para citar.
- Depende do controle: a economia medida nos testes vem de sensores e automação bem ajustados, e não só do vidro.
Perguntas frequentes
Como funciona o vidro eletrocrômico?
Uma tensão baixa move íons entre camadas finas depositadas no vidro. Conforme o lado em que os íons ficam, o vidro está claro ou escuro.
Vidro eletrocrômico gasta muita energia?
Não. Ele consome energia para mudar de estado e muito pouco para se manter. Um fabricante compara o consumo de 280 m² ao de um modem doméstico.
O vidro eletrocrômico fica totalmente escuro?
Não. No produto citado, ainda passa 1% da luz visível.
Qual a diferença para o vidro de privacidade?
O de privacidade, de cristal líquido, muda em uma fração de segundo e esconde a vista, mas não foi feito para sombrear. O eletrocrômico escurece devagar e barra o calor.
Onde o vidro eletrocrômico é usado?
Em fachadas e claraboias de edifícios, em retrovisores de carros e nas janelas de alguns aviões.
O vidro eletrocrômico é uma bateria transparente espalhada sobre a janela: mover íons de um lado para o outro muda quanto de luz e de calor atravessa. Na hora de sol forte, a diferença passa de 250 W por metro quadrado, e é daí que vem a economia. Outras tecnologias de edifícios estão em inovações tecnológicas na engenharia, e uma das fachadas de vidro mais altas do mundo, em Burj Khalifa.
