Новые технологии преобразования солнечного света

11 ноября отмечался всемирный день науки. И я решил не отступать от традиций пропаганды научных достижений, привести два примера изобретений, соответствующих тематике моего сайта об альтернативных источниках энергии.

Все, кого интересует преобразование солнечной энергии в электричество, знакомы с солнечным трекером. Это устройство, предназначенное для отслеживания положения солнца и ориентирования несущей конструкции таким образом, чтобы получить максимальный КПД от солнечных батарей. Оно позволяет повысить производительность СЭС на 15 – 30%. Кроме того, такие устройства осуществляют надежное крепление солнечных батарей к несущей конструкции, и на рынке их вполне достаточно.

Однако, появились технологии, позволяющие коренным образом изменить подход к преобразованию излучения солнечного света. И это стало возможно после создания искусственного материала с фототропизмом, который способен перевернуть традиционные понятия о преобразовании солнечной энергии. Причем, эти технологии заимствованы у природы.

Когда солнце движется по небосводу, подсолнухи поворачиваются за ним, чтобы впитать как можно больше света. Взяв за основу эту естественную способность растений — фототропизм — ученые создали искусственные материал, который способен собирать максимальное количество солнечной энергии, двигаясь подобно подсолнухам.

По сообщению разработчиков из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), опубликованном в журнале Nature Nanotechnology — это первый искусственный материал, обладающий свойством, аналогичной природной фототропизма. Изобретение получило название SunBOT и представляет собой крошечные вытянутые цилиндры, способны сгибаться и захватывать около 90% доступного солнечного света, даже в случае падения лучей под сильным углом.

Это свойство была обеспечена благодаря особой конфигурации SunBOT — в полимер, в форме стебля, диаметром около 1 миллиметра встроенный наноматериал, который поглощает свет и преобразует его в тепло, а тело полимера уменьшается в ответ на повышение температуры. Это заставляет вершину стебля сгибаться в сторону света. От тени нижняя часть устройства охлаждается, останавливая движение в состоянии максимальной абсорбции энергии. Процесс повторяется с изменением направления луча света.

SunBOT способен к саморегулированию и занимает оптимальную позицию для поглощения солнечных лучей, следуя за малейшими изменениями направления светового потока. По словам ученых, в будущем, данная технология может быть использована для оптимизации солнечных батарей, опреснения воды или создания специальных роботизированных систем.

Для создания своих первых SunBOT исследователи использовали наночастицы золота и гидрогель. Ученые также провели испытания с другими материалами, такими как наночастицы сажи и жидкокристаллические полимеры, и пришли к выводу, что компоненты можно смешивать и сочетать.

«Если у нас есть большой выбор материалов, которые работают по одному и тому же принципу … мы можем использовать их в различных средах для различного применения», — рассказал Сеунг-Вук Ли, биоинженер из Калифорнийского университета в Беркли, который хоть и не участвовал в исследовании, но обнаружил, что гидрогель SunBOT работает также и в воде.

Кроме этого, SunBOTы можно группировать, создавая целые «поля из подсолнухов». Поверхности с таким покрытием могут решить одну из самых больших проблем в солнечной энергетике: неспособность гелиосистем автоматически следовать за движением Солнца. Статические устройства — вроде фотоэлементов в солнечных модулях — захватывают около 24% имеющейся солнечной энергии. В то время как массив SunBOT, обращенный в сторону Солнца, может собрать около 90% энергии его света.

По словам Ли, благодаря созданию материала, который может следовать за Солнцем, исследователи смогли добиться максимального поглощения солнечной энергии, а это может кардинально изменить солнечную энергетику. «Это главное, чего они достигли», — заявил Ли.

«Умный цветок» SmartFlower

Еще один пример устройства, разработанного командой ученых, которых вдохновили свойства фототропизма. Совсем недавно, компания SmartFlower Solar в сотрудничестве с NEC Energy Solutions представила новую модель своих самонаводящихся солнечных панелей Smartflower + Plus — «интеллектуального подсолнечника» с лепестками солнечных панелей, которые раскрываются на рассвете и следят за движением солнца.

Солнечные панели могут выпускаться в самых различных формах и размерах, но особенно интересны продукты, которые сочетают в себе новейшие экотехнологии и тысячелетний опыт природы. Создатели этого устройства были вдохновлены подсолнечником и его гелиотропизм — способностью растений вращаться соответственно движению Солнца по небосводу.

SmartFlower — это «интеллектуальный подсолнух» с лепестками солнечных панелей, которые раскрываются на рассвете и следят за движением Солнца, с востока на запад — так же, как это делают обычные цветы, чтобы максимизировать поглощение солнечных лучей.

На днях, компания SmartFlower Solar в сотрудничестве с NEC Energy Solutions представила новую модель своих самонаводящихся солнечных панелей Smartflower + Plus, это технология преобразования солнечного света, позволяющая не только производить, но и хранить энергию. Емкость аккумулятора этой интегрированной системы составила 5,5 кВт. ч. Гибридный инвертор для Smartflower + Plus может работать как в сети, так и без нее, имеет внешний вход генератора и набор функций, обеспечивающих безопасную интеграцию для подключения к сети.

«С ростом спроса на солнечную энергию и ее хранения, простота установки Smartflower + Plus станет переломным моментом для индустрии», отметил генеральный директор SmartFlower Solar Джим Гордон.

Аккумуляторы от NEC Energy Solutions обеспечивают высокую производительность, способны работать при экстремальных температурах (от — 40° C до + 60° C) и сохраняют увеличенный запас энергии. Их срок службы увеличен в 50 раз, а время зарядки в 100 раз быстрее, чем в традиционных свинцово-кислотных батарей, сообщается в пресс-релизе компании.

Напомним, умная СЭС для дома — продукт австрийской компании. По заявлению производителя, она производит на 40 процентов больше энергии, чем обычные панели. Smartflower оснащен механизмом автоматического сворачивания фотогальванических лепестков, который может быть пущен в действие с наступлением ночи или неблагоприятных погодных условий, а также GPS трекером, что позволяет «умному цветку» ориентироваться по солнцу целый день. Устройство может генерировать от 4000 до 6500 кВт. ч энергии в год, а монтаж и запуск возможен в течение часа.

По материалам источника:

На этом пока все.smiley Но не забывайте пожалуйста поделиться прочитанным с друзьями!