Του Αίαντα Αρτεμάκη
26/08/2014
Μια ομάδα ερευνητών στο Michigan State University έχει αναπτύξει έναν νέο τύπο ηλιακού συμπυκνωτή που όταν τοποθετείται πάνω από ένα παράθυρο το μετατρέπει σε ηλιακό συλλέκτη, ενώ επιτρέπει στους ανθρώπους να δουν πραγματικά μέσα από το παράθυρο. Ένας ηλιακός συμπυκνωτής λειτουργεί όπως ένας μεγεθυντικός φακός. Το ηλιακό φως περνάει μέσα του και στη συνέχεια συγκεντρώνεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή ώστε να έχει τη μέγιστη δυνατή απόδοση. Μπορείτε να το δείτε στην πράξη παίρνοντας έναν μεγεθυντικό φακό και τοποθετώντας τον κάτω από τον ήλιο και πάνω από ένα κομμάτι χαρτί. Ο φακός θα συγκεντρώσει τις ακτίνες του ήλιου σε ένα μόνο σημείο στο χαρτί. Σε λίγη ώρα θα πάρει φωτιά. (αν το επιχειρήσετε, παρακαλώ, σεβαστείτε τους κανόνες ασφάλειας).
Ο επικεφαλής της έρευνας, Richard Lunt, είπε χαρακτηριστικά: «Κανείς δεν θέλει να κάθεται συνέχεια πίσω από έγχρωμα τζάμια. Δημιουργεί ένα πολύχρωμο περιβάλλον και είναι σαν να εργάζεσαι σε μια ντίσκο. Ακολουθήσαμε μια μέθοδο με την οποία, στην πραγματικότητα, έχουμε δημιουργήσει ένα ενεργό στρώμα φωταύγειας που είναι διαφανές».
Με αυτό τον τρόπο, ο ηλιακός συμπυκνωτής τους μπορεί να τοποθετηθεί σε κτίρια, κινητά τηλέφωνα και σε οποιαδήποτε αντικείμενο με καθαρή επιφάνεια. Το σύστημα συγκομιδής ηλιακής ενέργειας που παρουσίασαν στο περιοδικό Advanced Optical Materials, χρησιμοποιεί μικρά οργανικά μόρια και αναπτύχθηκε από τον Lunt και την ομάδα του για να απορροφήσει συγκεκριμένα μη ορατά μήκη κύματος του ηλιακού φωτός.
Το μυστικό της επιτυχίας τους στην ουσία ήταν η ανάπτυξη ενός συστήματος που θα μπορούσε να λειτουργεί σε μήκη κύματος εκτός του ορατού φάσματος. Αυτό επιτεύχθηκε με τη χρησιμοποίηση οργανικών φωτοφόρων, τα οποία είναι ενώσεις υπεύθυνες για τη φωταύγεια. Ο συμπυκνωτής απορροφά φως σε ορισμένα μήκη κύματος, και στη συνέχεια είναι σε θέση να το διαβιβάσει σε ένα άλλο. Επειδή το ορατό φάσμα δεν εμπλέκεται, οι ερευνητές ήταν σε θέση να έχουν ένα τελικό προϊόν διαφανές σαν το γυαλί.
Ο ίδιος πρόσθεσε: «Μπορούμε να ρυθμίσουμε τα υλικά να απορροφούν την υπεριώδη ακτινοβολία και τα «κοντινά» υπέρυθρα μήκη κύματος που στη συνέχεια δημιουργούν «λάμψη» σε άλλα μήκη κύματος στο υπέρυθρο φως. Το «λαμπερό» υπέρυθρο φως οδηγείται προς την άκρη του πλαστικού, όπου μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω λεπτών λωρίδων φωτοβολταϊκών κυψελών. Επειδή τα υλικά δεν απορροφούν ή εκπέμπουν φως στο ορατό φάσμα, φαίνονται εξαιρετικά διαφανή στο ανθρώπινο μάτι».
Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτής της νέας ανάπτυξης είναι η ευελιξία της. Παρόλο που η συγκεκριμένη τεχνολογία βρίσκεται σε αρκετά πρώιμο στάδιο, έχει τη δυνατότητα να επεκταθεί σε εμπορικές ή βιομηχανικές εφαρμογές με προσιτό κόστος.
Μερικοί συμπυκνωτές που δεν είναι διαφανείς λειτουργούν με αποδοτικότητα περίπου 7%, ενώ επί του παρόντος η δημιουργία της ομάδας του Lunt πλησιάζει το 1%. Δήλωσαν όμως ότι ελπίζουν να ξεπεράσει το 5% με τον καιρό. Αν και ο στόχος τους είναι τεχνικά μικρότερος από ό,τι στους χρωματιστούς συμπυκνωτές, μία διαφανής συσκευή θα έχει περισσότερες πιθανές εφαρμογές, καθιστώντας την πολύ πιο πρακτική επιλογή.
Την ομάδα ερευνητών πλαισιώνουν επίσης οι: Yimu Zhao, μία MSU διδακτορική φοιτήτρια στη χημική μηχανική και την επιστήμη των υλικών. Ο Benjamin Levine, βοηθός καθηγητής χημείας και ο Garrett Meek, διδακτορικός φοιτητής στη χημεία.
Αν θέλετε να διαβάσετε την έρευνά του, κάντε κλικ εδώ.
