ABOUT THE SPEAKER
Hannah Bürckstümmer - Strategic marketer
Hannah Bürckstümmer has a vision for sustainable buildings and how organic solar cells can make it real.

Why you should listen

Hannah Bürckstümmer studied chemistry following her curiosity for why our environment is set up the way that it is -- and how new things can be created. She focused on the idea of synthesizing new dye materials for organic solar cells, and that became the topic for herPhD at the University of Würzburg in Germany. She joined Merck KGaA, Darmstadt, Germany in 2011, continuing her research into third-generation solar cells and, later, working on the strategy and marketing for organic photovoltaics (OPVs).

More profile about the speaker
Hannah Bürckstümmer | Speaker | TED.com
TED@Merck KGaA, Darmstadt, Germany

Hannah Bürckstümmer: A printable, flexible, organic solar cell

Hannah Bürckstümmer: Uma célula solar orgânica imprimível e flexível

Filmed:
1,350,504 views

Diferente das células solares que estamos acostumados a ver, as fotovoltaicas orgânicas são feitas de compostos solúveis em tinta e podem ser impressas e moldadas usando técnicas simples. O resultado é uma película leve, flexível e transparente que transforma a energia do Sol em eletricidade. Hannah Bürckstümmer nos mostra como elas são feitas -- e como elas podem mudar a forma como geramos energia para o mundo.
- Strategic marketer
Hannah Bürckstümmer has a vision for sustainable buildings and how organic solar cells can make it real. Full bio

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00:13
You may have noticed
that I'm wearing two different shoes.
0
1938
2767
Vocês devem ter notado que estou
usando dois pés de sapatos diferentes.
00:18
It probably looks funny --
1
6720
1670
Parece estranho...
00:20
it definitely feels funny --
2
8414
1722
Sem dúvida, é estranho...
00:22
but I wanted to make a point.
3
10160
1680
Mas isso foi de propósito.
00:24
Let's say my left shoe corresponds
to a sustainable footprint,
4
12571
4313
Vamos dizer que o pé esquerdo
corresponda a uma pegada sustentável,
00:28
meaning we humans consume
less natural resources
5
16908
3198
ou seja, que nós humanos
consumimos menos recursos naturais
00:32
than our planet can regenerate,
6
20130
2224
do que nosso planeta consegue regenerar,
00:34
and emit less carbon dioxide
than our forests and oceans can reabsorb.
7
22378
4512
e emitimos menos dióxido de carbono que
florestas e oceanos conseguem reabsorver.
00:39
That's a stable and healthy condition.
8
27532
2036
É uma situação estável e saudável.
00:42
Today's situation
is more like my other shoe.
9
30374
3268
A situação atual se assemelha
mais ao outro pé de sapato.
00:45
It's way oversized.
10
33666
1547
É grande demais para o pé.
00:47
At the second of August in 2017,
11
35982
3179
No dia 2 de agosto de 2017,
00:51
we had already consumed all resources
our planet can regenerate this year.
12
39185
4325
já havíamos consumido todos os recursos
que o planeta consegue regenerar este ano.
00:56
This is like spending all your money
until the 18th of a month
13
44764
3511
É como gastar todo o seu dinheiro
até o dia 18 do mês,
01:00
and then needing a credit
from the bank for the rest of the time.
14
48299
3278
e depois precisar de um empréstimo
bancário pra cobrir o restante.
01:03
For sure, you can do this
for some months in a row,
15
51601
2381
Sem dúvida dá pra fazer isso
durante alguns meses,
01:06
but if you don't change your behavior,
16
54006
1896
mas, se seu comportamento não mudar,
01:07
sooner or later,
you will run into big problems.
17
55926
2497
mais cedo ou mais tarde
você vai ter sérios problemas.
01:11
We all know the devastating effects
of this excessive exploitation:
18
59219
4693
Todos conhecemos os efeitos devastadores
dessa exploração excessiva:
01:15
global warming,
19
63936
1387
aquecimento global,
01:17
rising of the sea levels,
20
65347
1738
aumento do nível do mar,
01:19
melting of the glaciers and polar ice,
21
67109
2307
derretimento das calotas e do gelo polar,
01:21
increasingly extreme
climate patterns and more.
22
69440
3425
padrões climáticos cada vez
mais extremos, e por aí vai.
01:26
The enormity of this problem
really frustrates me.
23
74417
2662
A imensidão desse problema
me deixa realmente frustrada.
01:30
What frustrates me even more
is that there are solutions to this,
24
78306
3343
E o que me frustra ainda mais
é saber que a solução existe,
01:33
but we keep doing things
like we always did.
25
81673
2353
mas continuamos com
as mesmas práticas de sempre.
01:36
Today I want to share with you
26
84599
1764
Hoje quero compartilhar
como uma nova tecnologia solar
01:38
how a new solar technology can contribute
to a sustainable future of buildings.
27
86387
4924
pode contribuir para um futuro
sustentável para as construções.
01:44
Buildings consume about 40 percent
of our total energy demand,
28
92504
4257
Edifícios consomem cerca de 40% do total
da nossa demanda energética.
01:48
so tackling this consumption
29
96785
1354
Resolver esse consumo
reduziria significativamente
01:50
would significantly reduce
our climate emissions.
30
98163
2590
nossas emissões climáticas.
01:53
A building designed
along sustainable principles
31
101436
2319
Um edifício projetado
com princípios sustentáveis
01:55
can produce all the power
it needs by itself.
32
103779
2384
pode produzir toda a energia
de que precisa sozinho.
01:58
To achieve this,
33
106814
1150
Para tanto,
01:59
you first have to reduce
the consumption as much as possible,
34
107988
3358
precisamos primeiro
reduzir o consumo ao máximo,
02:03
by using well-insulated walls
or windows, for instance.
35
111370
2893
utilizando, por exemplo,
paredes ou janelas bem isoladas.
02:06
These technologies
are commercially available.
36
114621
2198
Essas tecnologias já estão
disponíveis no mercado.
Depois, é preciso energia
para aquecer a água e o ambiente.
02:09
Then you need energy
for warm water and heating.
37
117828
2638
02:13
You can get this
in a renewable way from the sun
38
121130
2680
É possível obter isso do Sol,
de forma sustentável,
02:15
through solar-thermal installations
39
123834
1814
usando instalações termossolares,
02:17
or from the ground and air,
with heat pumps.
40
125672
2327
ou do chão ou do ar, com bombas térmicas.
02:20
All of these technologies are available.
41
128023
1960
Todas essas tecnologias estão disponíveis.
02:22
Then you are left
with the need for electricity.
42
130972
2351
Depois, vem a necessidade
de energia elétrica.
02:25
In principle, there are several ways
to get renewable electricity,
43
133964
3896
Em princípio, há diversas formas
de se obter eletricidade sustentável,
02:29
but how many buildings do you know
which have a windmill on the roof
44
137884
3270
mas quantos edifícios vocês conhecem
com um cata-vento no telhado
02:33
or a water power plant in the garden?
45
141178
1963
ou uma usina hidrelétrica no jardim?
02:35
Probably not so many, because usually,
it doesn't make sense.
46
143490
3019
Provavelmente não muitos,
porque em geral isso não é viável.
02:38
But the sun provides abundant energy
to our roofs and facades.
47
146533
3509
Mas o Sol fornece energia abundante
às nossas fachadas e telhados.
02:43
The potential to harvest this energy
at our buildings' surfaces is enormous.
48
151390
4450
O potencial para coletar essa energia
na superfície dos edifícios é enorme.
02:48
Let's take Europe as an example.
49
156699
1803
Tomemos a Europa como exemplo.
02:51
If you would utilize all areas
which have a nice orientation to the sun
50
159166
4294
Se fossem utilizadas todas as áreas
orientadas adequadamente para o Sol,
02:55
and they're not overly shaded,
51
163484
1683
e que não sejam sombreadas demais,
02:57
the power generated by photovoltaics
52
165191
3035
a energia gerada por fotovoltaicas
03:00
would correspond to about 30 percent
of our total energy demand.
53
168250
3465
corresponderia a cerca de 30%
da nossa demanda total de energia.
03:04
But today's photovoltaics
have some issues.
54
172303
2568
Mas as fotovoltaicas de hoje
apresentam alguns problemas.
03:07
They do offer a good
cost-performance ratio,
55
175610
2570
Elas até possuem um bom custo-benefício,
03:10
but they aren't really flexible
in terms of their design,
56
178204
2668
mas não são muito flexíveis
em termos de design,
03:12
and this makes aesthetics a challenge.
57
180896
1823
o que faz da estética um desafio.
03:15
People often imagine pictures like this
58
183123
2452
Geralmente as pessoas imaginam isso
03:17
when thinking about
solar cells on buildings.
59
185599
2433
quando pensam em células
solares em construções.
03:20
This may work for solar farms,
60
188056
1906
Talvez funcione para fazendas solares,
03:21
but when you think of buildings,
of streets, of architecture,
61
189986
3404
mas, quando se trata de edifícios,
de ruas, de arquitetura,
03:25
aesthetics does matter.
62
193414
1422
a estética é importante.
03:27
This is the reason why we don't see
many solar cells on buildings today.
63
195520
4023
É por isso que hoje em dia não vemos
muitas células solares nas construções.
03:31
They just don't match.
64
199567
1325
Elas não combinam.
03:33
Our team is working on a totally
different solar-cell technology,
65
201765
4308
Nossa equipe está trabalhando
numa tecnologia totalmente diferente,
03:38
which is called
organic photovoltaics or OPV.
66
206097
3474
chamada fotovoltaicas orgânicas, ou OPV.
03:41
The term organic describes
67
209595
1837
A palavra "orgânicas" significa
03:43
that the material used
for light absorption and charge transport
68
211456
3850
que o material utilizado para a absorção
da luz e transporte de cargas elétricas
03:47
are mainly based on the element carbon,
69
215330
2094
tem como base principalmente
o carbono, em vez de metais.
03:49
and not on metals.
70
217448
1195
03:51
We utilize the mixture of a polymer
71
219339
2714
Utilizamos a mistura de um polímero
03:54
which is set up by different
repeating units,
72
222077
2559
feito de diferentes unidades repetidas,
03:56
like the pearls in a pearl chain,
73
224660
2030
como as pérolas num colar,
03:58
and a small molecule
which has the shape of a football
74
226714
2976
e uma pequena molécula
com a forma de uma bola de futebol,
04:01
and is called fullerene.
75
229714
1345
chamada fulereno.
04:03
These two compounds are mixed
and dissolved to become an ink.
76
231850
3931
Esses dois componentes são misturados
e dissolvidos para formarem uma tinta.
04:08
And like ink,
77
236413
1157
E, como a tinta,
04:09
they can be printed with simple
printing techniques like slot-die coating
78
237594
4426
eles podem ser impressos com técnicas
simples como revestimento por "slot-die"
04:14
in a continuous roll-to-roll process
on flexible substrates.
79
242044
3811
num processo contínuo "roll-to-roll"
em substratos flexíveis.
04:18
The resulting thin layer
is the active layer,
80
246855
2365
A fina camada resultante é a camada ativa,
04:21
absorbing the energy of the sun.
81
249244
1833
que absorve a energia do Sol.
04:23
This active layer is extremely effective.
82
251905
2576
Essa camada ativa é extremamente efetiva.
04:27
You only need a layer thickness
of 0.2 micrometers
83
255522
3405
É necessária uma camada
de apenas 0.2 micrômetros de espessura
04:30
to absorb the energy of the sun.
84
258951
1762
para absorver a energia solar.
04:33
This is 100 times thinner
than a human hair.
85
261169
2598
Isso é 100 vezes mais fino
do que um fio de cabelo humano.
04:36
To give you another example,
86
264876
1969
Para dar outro exemplo,
04:38
take one kilogram of the basic polymer
87
266869
2697
peguem um quilo do polímero básico
04:41
and use it to formulate the active ink.
88
269590
2211
e usem-no para elaborar a tinta ativa.
04:44
With this amount of ink,
89
272502
1409
Com essa quantidade de tinta,
04:45
you can print a solar cell
the size of a complete football field.
90
273935
4006
podemos imprimir uma célula solar
do tamanho de um campo de futebol.
04:51
So OPV is extremely material efficient,
91
279114
3684
Assim, o OPV é um material
extremamente eficiente,
04:54
which I think is a crucial thing
when talking about sustainability.
92
282822
3290
o qual considero crucial
quando se fala em sustentabilidade.
04:59
After the printing process,
93
287354
1881
Depois do processo de impressão,
05:01
you can have a solar module
which could look like this ...
94
289259
2721
podemos obter um módulo solar
que pode ser como este aqui.
05:04
It looks a bit like a plastic foil
95
292988
2023
Parece um pouco um filme plástico,
05:07
and actually has many of its features.
96
295035
1880
e de fato possui muitas
de suas características.
05:09
It's lightweight ...
97
297625
1150
É leve...
05:12
it's bendable ...
98
300478
1150
É flexível...
05:14
and it's semi-transparent.
99
302458
1723
e é semitransparente.
05:18
But it can harvest the energy
of the sun outdoors
100
306949
2380
Mas ele pode coletar a energia do Sol
em ambiente externo, e desta luz interna,
05:21
and also of this indoor light,
101
309353
1471
05:22
as you can see with this small,
illuminated LED.
102
310848
2866
como podem ver
neste pequeno LED iluminado.
05:26
You can use it in its plastic form
103
314872
1908
Podemos usá-lo em sua forma plástica
05:28
and take advantage of its low weight
and its bendability.
104
316804
3066
e explorar sua leveza e sua flexibilidade.
05:32
The first is important when thinking
about buildings in warmer regions.
105
320938
3619
O primeiro é importante em construções
em regiões mais quentes.
05:37
Here, the roofs are not designed
to bear additionally heavy loads.
106
325325
3632
Ali, os telhados não são feitos
para aguentar peso extra.
05:40
They aren't designed
for snow in winter, for instance,
107
328981
2650
Não são projetados,
por exemplo, para aguentar a neve,
05:43
so heavy silicon solar cells
cannot be used for light harvesting,
108
331655
4168
assim, células solares pesadas de silicone
não podem ser usadas para coletar luz,
05:47
but these lightweight solar foils
are very well suited.
109
335847
3009
mas esses filmes solares leves
são muito bem adequados.
05:52
The bendability is important
110
340067
2454
A flexibilidade é importante
05:54
if you want to combine the solar cell
with membrane architecture.
111
342545
3577
quando se conjuga a célula solar
com estruturas arquitetônicas de membrana.
05:58
Imagine the sails
of the Sydney Opera as power plants.
112
346802
3581
Imaginem as conchas da Ópera de Sydney
como uma central de energia.
06:02
Alternatively, you can
combine the solar foils
113
350932
2326
Além disso, podemos
combinar os filmes solares
06:05
with conventional construction
materials like glass.
114
353282
2541
com materiais de construção
convencionais, como o vidro.
06:08
Many glass facade elements
contain a foil anyway,
115
356458
2391
Muitas fachadas de vidro
contêm uma película
06:10
to create laminated safety glass.
116
358873
1693
para criar vidro de segurança laminado.
06:13
It's not a big deal to add
a second foil in the production process,
117
361148
3519
Adicionar um segundo filme
no processo de produção não é problema,
06:16
but then the facade element
contains the solar cell
118
364691
2912
mas, nesse caso, a fachada
incorpora a célula solar
06:19
and can produce electricity.
119
367627
1862
e pode produzir eletricidade.
06:23
Besides looking nice,
120
371059
1690
Além de ficar bonito,
06:24
these integrated solar cells come along
with two more important benefits.
121
372773
4177
essas células solares integradas
trazem mais dois benefícios importantes.
06:29
Do you remember the solar cell
attached to a roof I showed before?
122
377595
3703
Vocês se lembram da célula solar
que mostrei no telhado?
06:33
In this case, we install the roof first,
123
381322
2669
Naquele caso, instala-se
primeiro o telhado
06:36
and as a second layer, the solar cell.
124
384015
1892
e, numa segunda camada, a célula solar.
06:37
This is adding on the installation costs.
125
385931
2000
Isso aumenta o custo da instalação.
06:40
In the case of integrated solar cells,
126
388508
2136
No caso das células solares integradas,
06:42
at the site of construction,
only one element is installed,
127
390668
3449
no momento da construção
apenas um elemento é instalado,
06:46
being at the same time
the envelope of the building
128
394141
2461
que é, ao mesmo tempo,
o revestimento do edifício
06:48
and the solar cell.
129
396626
1150
e a célula solar.
Além de economizar
nos custos da instalação,
06:50
Besides saving on the installation costs,
130
398799
2030
06:52
this also saves resources,
131
400853
1922
isso também economiza recursos,
06:54
because the two functions
are combined into one element.
132
402799
3424
porque as duas funções
se combinam num só elemento.
06:58
Earlier, I've talked about optics.
133
406247
1897
Mais cedo, falei sobre ótica.
07:00
I really like this solar panel --
134
408168
1777
Gosto demais deste painel solar...
07:02
maybe you have different taste
or different design needs ...
135
410366
2921
talvez vocês tenham um gosto
ou demandas de design diferentes...
07:06
No problem.
136
414167
1151
Tudo bem.
Com o processo de impressão,
07:07
With the printing process,
137
415342
1264
07:08
the solar cell can change
its shape and design very easily.
138
416630
4275
a célula solar pode mudar
a forma e o design facilmente.
07:13
This will give the flexibility
to architects,
139
421574
2514
Isso oferece flexibilidade a arquitetos,
07:16
to planners and building owners,
140
424112
1912
a gestores e proprietários de imóveis,
07:18
to integrate this electricity-producing
technology as they wish.
141
426048
3673
para integrarem essa tecnologia
produtora de eletricidade como quiserem.
07:27
I want to stress that this is not
just happening in the labs.
142
435322
3273
Quero enfatizar que isso não está
acontecendo só nos laboratórios.
07:30
It will take several more years
to get to mass adoption,
143
438619
2748
Ainda vai levar muitos anos
para ser adotada em massa,
07:33
but we are at the edge
of commercialization,
144
441391
2240
mas estamos na iminência
da comercialização,
07:36
meaning there are several companies
out there with production lines.
145
444662
3308
o que significa que há muitas empresas
por aí com linhas de produção.
07:40
They are scaling up their capacities,
146
448561
1856
Elas estão aumentando sua capacidade
e nós também, com as tintas.
07:42
and so are we, with the inks.
147
450441
1687
07:48
(Shoe drops)
148
456613
1150
(Sapato cai)
07:53
This smaller footprint
is much more comfortable.
149
461004
2550
Essa pegada menor
é muito mais confortável.
07:55
(Laughter)
150
463578
1468
(Risos)
07:57
It is the right size, the right scale.
151
465070
2515
É o tamanho certo, a escala apropriada.
08:00
We have to come back to the right scale
when it comes to energy consumption.
152
468032
3966
Temos de voltar à dimensão apropriada
quando se trata do consumo de energia.
08:04
And making buildings carbon-neutral
is an important part here.
153
472535
3083
E construir edifícios neutros
em carbono é algo importante.
08:08
In Europe,
154
476331
1151
Na Europa,
temos o objetivo de descarbonizar
nosso parque imobiliário até 2050.
08:09
we have the goal to decarbonize
our building stock [by] 2050.
155
477506
3087
08:13
I hope organic photovoltaics
will be a big part of this.
156
481324
3272
Espero que fotovoltaicas orgânicas
sejam uma parte importante disso.
08:17
Here are a couple of examples.
157
485882
1706
Eis aqui alguns exemplos.
08:20
This is the first commercial installation
of fully printed organic solar cells.
158
488123
4447
Esta é a primeira instalação comercial
de células solares orgânicas impressas.
08:25
"Commercial" means that the solar cells
were printed on industrial equipment.
159
493276
3753
"Comercial" significa que as células
foram impressas em equipamento industrial.
08:29
The so-called "solar trees"
were part of the German pavilion
160
497903
3386
As chamadas "árvores solares"
foram integradas ao pavilhão alemão
08:33
at the World Expo in Milan in 2015.
161
501313
2400
na World Expo, em Milão, em 2015.
08:36
They provided shading during the day
162
504532
2130
Elas forneciam sombra durante o dia
08:38
and electricity
for the lighting in the evening.
163
506686
2271
e eletricidade para a iluminação à noite.
08:41
You may wonder why this hexagonal shape
was chosen for the solar cells.
164
509716
3556
Vocês devem estar se perguntando
por que elas têm essa forma hexagonal.
08:45
Easy answer:
165
513744
1212
Resposta fácil:
08:46
the architects wanted to have
a specific shading pattern on the floor
166
514980
3334
os arquitetos queriam ter
um padrão específico de sombra no chão
08:50
and asked for it,
167
518338
1266
e pediram essa forma,
08:51
and then it was printed as requested.
168
519628
1867
motivo pelo qual ela foi impressa assim.
Ainda longe de ser um produto real,
08:54
Being far from a real product,
169
522276
1651
08:55
this free-form installation hooked
the imagination of the visiting architects
170
523951
3738
essa instalação de forma livre cativou
a imaginação dos arquitetos visitantes
08:59
much more than we expected.
171
527713
1473
muito mais do que esperávamos.
09:01
This other application
is closer to the projects
172
529830
2942
A próxima aplicação
é mais próxima dos projetos
09:04
and applications we are targeting.
173
532796
2121
e dos usos que estamos visando.
09:06
In an office building
in São Paulo, Brazil,
174
534941
2885
Num edifício de escritórios em São Paulo,
09:09
semitransparent OPV panels
are integrated into the glass facade,
175
537850
3745
painéis de OPV semitransparentes
se integram à fachada de vidro,
09:13
serving different needs.
176
541619
1273
atendendo a diferentes necessidades.
09:15
First, they provided shading
for the meeting rooms behind.
177
543550
3248
Primeiro, eles fornecem
sombra para as salas atrás deles.
09:19
Second, the logo of the company
is displayed in an innovative way.
178
547479
4720
Segundo, o logotipo da empresa
é mostrado numa forma inovadora.
09:24
And of course, electricity is produced,
179
552644
1889
E, claro, eletricidade é produzida,
09:26
reducing the energy footprint
of the building.
180
554557
2323
reduzindo a pegada de energia do prédio.
09:29
This is pointing towards a future
181
557552
1846
Isso é uma amostra do futuro,
09:31
where buildings are no longer
energy consumers,
182
559422
2447
quando os edifícios,
em vez de consumirem energia,
09:33
but energy providers.
183
561893
1416
vão fornecer energia.
09:35
I want to see solar cells
seamlessly integrated
184
563960
2939
Quero ver células solares
perfeitamente integradas
09:38
into our building shells
185
566923
1879
no exterior de nossas construções,
09:40
to be both resource-efficient
and a pleasure to look at.
186
568826
3052
e que sejam tanto ecoeficientes
quanto aprazíveis ao olhar.
09:44
For roofs, silicon solar cells
will often continue to be a good solution.
187
572612
4113
Para telhados, as células solares
de silicone sempre serão uma boa solução.
09:49
But to exploit the potential
of all facades and other areas,
188
577112
4516
Mas para explorar o potencial
de fachadas e outras áreas,
09:53
such as semitransparent areas,
189
581652
2284
tais como áreas semitransparentes,
09:55
curved surfaces and shadings,
190
583960
2588
superfícies curvadas e sombras,
09:58
I believe organic photovoltaics
can offer a significant contribution,
191
586572
5009
acredito que as fotovoltaicas orgânicas
ofereçam uma contribuição relevante,
10:03
and they can be made in any form
architects and planners will want them to.
192
591605
5204
e elas podem ser feitas na forma
que os arquitetos e gestores quiserem.
Obrigada.
10:09
Thank you.
193
597425
1151
(Aplausos)
10:10
(Applause)
194
598600
3415
Translated by Raissa Mendes
Reviewed by Maricene Crus

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ABOUT THE SPEAKER
Hannah Bürckstümmer - Strategic marketer
Hannah Bürckstümmer has a vision for sustainable buildings and how organic solar cells can make it real.

Why you should listen

Hannah Bürckstümmer studied chemistry following her curiosity for why our environment is set up the way that it is -- and how new things can be created. She focused on the idea of synthesizing new dye materials for organic solar cells, and that became the topic for herPhD at the University of Würzburg in Germany. She joined Merck KGaA, Darmstadt, Germany in 2011, continuing her research into third-generation solar cells and, later, working on the strategy and marketing for organic photovoltaics (OPVs).

More profile about the speaker
Hannah Bürckstümmer | Speaker | TED.com