Βασικά Takeaways
- Μηχανικοί έχουν επινοήσει έναν μηχανισμό για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακούς συλλέκτες τη νύχτα.
- Το σύστημα συλλαμβάνει το υπέρυθρο φως που διαφεύγει από τα πάνελ ψύξης για να παράγει μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.
-
Οι ειδικοί δεν είναι υπερβολικά ενθουσιασμένοι καθώς το σύστημα δεν είναι πολύ αποτελεσματικό.
Ένα ηλιακό πάνελ που θα μπορούσε να παράγει ηλεκτρισμό ακόμη και τη νύχτα ακούγεται πολύ καλό για να είναι αληθινό, και μπορεί να είναι, παρά τα στοιχεία που αποδεικνύουν το αντίθετο.
Από τα ηλιακά πάνελ που παράγουν νερό έως τις νέες μεθόδους καθαρισμού, οι επιστήμονες αναζητούν πάντα τρόπους για να κάνουν τους ηλιακούς συλλέκτες πιο αποτελεσματικούς και χρήσιμους. Πρόσφατα, μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ επινόησαν μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια που χρησιμοποιεί το υπέρυθρο φως που αναπηδά από την επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών για να παράγει μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας, δημιουργώντας ουσιαστικά ηλεκτρισμό από τα πάνελ ακόμη και τη νύχτα. Όμως, ενώ η επιστήμη είναι υγιής, είναι τα οικονομικά που θα μπορούσαν να αποτρέψουν αυτό από το να κερδίσει την επικρατούσα τάση.
"Θα πω ότι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τις θερμοηλεκτρικές [εφαρμογές] είναι η μετατροπή της θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας, [γιατί σε] κοντά σε θερμοκρασία δωματίου, οι αποδόσεις είναι πολύ, πολύ χαμηλές", εξήγησε ο Δρ David Ginley, Επικεφαλής επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) σε ένα email στο Lifewire. «Σε αυτή την περίπτωση, το πρόβλημα είναι ότι το ενεργειακό περιεχόμενο είναι μικρό και η αναμονή μέχρι το βράδυ σημαίνει ότι θα χάσετε μέρος της [ενέργειας] μέσω της ακτινοβολίας σε κάθε περίπτωση."
Ας υπάρχει φως
Με επικεφαλής τον Ph. D. υποψήφιος Sid Assawaworrarit, οι ερευνητές εξόπλισαν τη θερμοηλεκτρική τους γεννήτρια σε ένα κανονικό ηλιακό πάνελ και χρησιμοποίησαν το εργαλείο για να παράγουν μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας από το υπέρυθρο φως που διαφεύγει από την επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών τη νύχτα.
Μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια παράγει μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας εκμεταλλευόμενη την ελαφρά διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του αέρα του περιβάλλοντος και της επιφάνειας ενός ηλιακού πάνελ όταν είναι στραμμένο απευθείας στον καθαρό ουρανό.
Ο Ήλιος κατευθύνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας στη Γη, αλλά αποκλείοντας μέρος της που είναι παγιδευμένη από τα αέρια του θερμοκηπίου, ο πλανήτης ουσιαστικά στέλνει μεγάλο μέρος της ενέργειας που λαμβάνει με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, σε μια διαδικασία γνωστό ως ακτινοβόλο ψύξη. Η διαδικασία χρησιμοποιήθηκε στην αρχαία Ινδία και το Ιράν για το πάγωμα του νερού και τη δημιουργία πάγου και λειτουργεί καλύτερα τις νύχτες χωρίς σύννεφα, καθώς τα σύννεφα αντανακλούν υπέρυθρο φως προς το έδαφος.
Ο Assawaworrarit και η ομάδα του έχουν επινοήσει έναν νέο τρόπο για να συλλάβουν αυτήν την ενέργεια καθώς αναχωρεί από τον πλανήτη. Καθώς το ηλιακό πάνελ ψύχεται, τα φωτόνια που διαφεύγουν μεταφέρουν θερμότητα, την οποία οι ερευνητές συλλαμβάνουν με τη θερμοηλεκτρική τους γεννήτρια για να τη μετατρέψουν σε ηλεκτρική ενέργεια.
Οι επιστήμονες προσπάθησαν για πρώτη φορά να συλλάβουν υπέρυθρο φως το 2019 και τώρα οι ερευνητές του Stanford κατάφεραν να συνδυάσουν αυτήν την τεχνολογία με κανονικούς ηλιακούς συλλέκτες για να την κάνουν πιο προσιτή και αποτελεσματική.
Απόδειξη ιδέας
Σε μια καθαρή νύχτα, η συσκευή Assawaworrarit που δοκιμάστηκε στην ταράτσα του Στάνφορντ παράγει περίπου πενήντα milliwatts, ή 0,05 Watt, για κάθε τετραγωνικό μέτρο ηλιακού πάνελ. Αντίθετα, οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν συνήθως να παράγουν περίπου 150 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Για να βάλουμε τους αριθμούς σε προοπτική, μια μικρή λάμπα LED αντλεί ηλεκτρισμό 18 watt.
Πενήντα milliwatts δεν είναι τεράστιος αριθμός, αλλά οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι αριθμοί αθροίζονται όταν η τεχνολογία εφαρμόζεται σε κλίμακα. Υπάρχουν πολλές εφαρμογές όπου αυτού του είδους η ενέργεια τη νύχτα, όσο μικρή κι αν είναι, θα μπορούσε να είναι χρήσιμη, ειδικά αν σκεφτεί κανείς ότι ένα σημαντικό μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού εξακολουθεί να μην έχει πρόσβαση σε ηλεκτρική ενέργεια όλο το εικοσιτετράωρο.
Και αυτή είναι μόνο η αρχή. Ο Assawaworrarit είπε στο Interesting Engineering ότι με λίγη δουλειά και σε πιο ευνοϊκές καιρικές συνθήκες, οι ερευνητές θα μπορούσαν να διπλασιάσουν την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τη συσκευή τους, προσθέτοντας ότι το θεωρητικό όριο είναι περίπου ένα ή δύο βατ ανά τετραγωνικό μέτρο.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το σύστημα θα μπορούσε να είναι πολύ ελκυστικό από την άποψη του κόστους, εάν καταφέρουν να το κάνουν να παράγει έως και ένα βατ ανά τετραγωνικό μέτρο.
Ωστόσο, υπάρχουν ακόμα μερικοί τρόποι να ακολουθήσει το σύστημα για να επιτύχει αυτό το είδος αποτελεσματικότητας. Όπως είναι τώρα, ο Δρ Ginley δεν εντυπωσιάζεται.
Κατά τη γνώμη του, για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία στον πραγματικό κόσμο, κάποιος θα πρέπει να κάνει μια καλή ενεργειακή ανάλυση σε συνδυασμό με μια αρχική αξιολόγηση τεχνολογίας προς αγορά. Επιπλέον, πιστεύει ότι το κόστος των θερμοηλεκτρικών γεννητριών, σε σύγκριση με την αξιοπιστία και την απόδοσή τους, τις καθιστά ανεπαρκείς για χρήση με ηλιακά κύτταρα.
"Το κόστος της στοιχειώδους ισχύος [που αποκτάται] σε αυτήν την περίπτωση μάλλον δεν αξίζει τελικά το κόστος", γνωμοδότησε ο Δρ Ginley.
