Okna solarne będą działać jak fotowoltaika? Wymyślili nową konstrukcję
Chińscy naukowcy opracowali nową technikę przechwytywania energii słonecznej przez okna, co może znacząco poprawić jej wykorzystanie, szczególnie w wysokich budynkach. Pozyskaną energią będzie można potem zasilać urządzenia domowe - opisują badacze.
Naukowcy z Chin opracowali nowatorską metodę pozyskiwania energii słonecznej poprzez zastosowanie specjalnego materiału na oknach. Wykorzystali półprzezroczystą powłokę, która kieruje energię ze światła otoczenia na krawędź szyby. Tam jest przechwytywana, magazynowana i może zostać ponownie wykorzystana do zasilania domu. Swoje rozwiązania opisali na łamach naukowego czasopisma "PhotoniX".
Okna z powłoką solarną mogą stać się popularniejsze od paneli
Po panelach fotowoltaicznych, które ma na swoich dachach dziś dziesiątki tysięcy osób, świat zdaje się robić krok naprzód w korzystaniu z odnawialnych źródeł energii. Naukowcy z Uniwersytetu Nankińskiego w Chinach (Nanjing University - NJU) przedstawili koncepcję na specjalne okna fotowoltaiczne, które miałyby być wydajniejsze od paneli.
Sam pomysł nie jest nowy, są już obecnie dostępne okna generujące energię słoneczną, które działają w oparciu o różne technologie, takie jak ogniwa z krzemu amorficznego czy arsenku galu. Jednak są one kosztowne i mało efektywne, przechwytując jedynie do 20 proc. światła słonecznego, a ich przyciemnienie może być niepożądane w zimie - przypomina portal Live Science. Nowa technologia z Uniwersytetu Nankińskiego w Chinach opiera się na "ciekłych kryształach cholesterycznych (CLC)", które dzięki swojej strukturze mogą odbijać światło.
CLC są powszechnie stosowane w termometrach i wyświetlaczach kolorowych. W nowej technologii, opisywanej przez chińskich inżynierów, wiele warstw CLC tworzy bezbarwny i jednokierunkowy koncentrator słoneczny (CUSC), który kieruje światło do krawędzi szyby, gdzie energia jest przechwytywana przez zintegrowane krzemowo-fotowoltaiczne ogniwa. Naukowcy nałożyli tę powłokę w intensywnym procesie czyszczenia, w którym skierowali na szkło fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości, aby usunąć z niego wszelkie zanieczyszczenia.
Jak nowa powłoka fotowoltaiczna poradziła sobie w testach?
Podczas testów, pięć warstw CLC na szkle o średnicy 2,5 cm było w stanie zasilić wentylator o mocy 10 mW na zewnątrz. Technologia ta najlepiej sprawdzi się w miastach blisko równika, gdzie słońce świeci przez większą część roku. Nie jest jednak jasne, jaki wpływ nowa technologia będzie miała na naturalne ogrzewanie pomieszczeń przez promienie słoneczne.
W badaniu wspomniano o rosnącej liczbie superwysokich budynków, co z pewnością można zaobserwować w centrum Warszawy, choć ich popularność poza Polską maleje. W 2021 r. Chiny zakazały budowy budynków wyższych niż 500 metrów, a w mniejszych miastach obowiązują jeszcze surowsze ograniczenia. Jak podają naukowcy, szacuje się, że typowe okno o szerokości dwóch metrów z CUSC mogłoby zwiększyć ilość pozyskiwanej energii słonecznej nawet 50 razy. Jednak konieczne są dalsze testy, aby określić, jak technologia ta sprawdzi się w praktyce.
Niektóre pytania pozostają bez odpowiedzi, takie jak ochrona CUSC przed deszczem, gradem czy ptasimi odchodami. Nie wspomniano o żadnej warstwie ochronnej, która mogłaby zabezpieczyć CUSC, co mogłoby stanowić nowe wyzwanie, jeśli ograniczałaby ona przechwytywanie energii. Mimo to, CUSC jest znaczącym krokiem naprzód w dziedzinie pozyskiwania energii słonecznej dla budynków i może stać się ważnym elementem globalnego rynku energii odnawialnej, jeśli technologia zostanie dalej rozwinięta.
