Malé průhledné pyramidy z 3D tiskárny mohou zmenšit a zlevnit solární panely

Odborníci neustále hledají způsoby, jak zvýšit efektivitu přeměny slunečních paprsků na elektrickou energii. S možným vylepšením přišli badatelé ze Stanfordovy univerzity. Vyvinuli optický koncentrátor, který dokáže soustředit rozptýlené světlo na jedno místo, a tím zlepšit účinnost výroby elektřiny prostřednictvím solárních panelů, informuje Interesting Engineering.

Fotovoltaické panely pracují nejlépe, když na ně sluneční světlo dopadá přímo. K dosažení co nejvyšší účinnosti je tedy dobré synchronizovat pohyb panelů se Sluncem. Instalace systémů, zajišťujících optimální nasměrování fotovoltaiky, však zvyšuje počáteční náklady, což je významnou překážkou v jejich masovém nasazení.

Skleněná pyramida místo otáčení

Možným řešením tohoto problému je instalace obdoby lupy, která by soustředila sluneční světlo do jednoho bodu. Pohyb slunce po obloze by však způsobil, že by se koncentrovaný bod pohyboval, což by významně zkomplikovalo konstrukci takto koncipovaných solárních panelů.

Výzkumnice Nina Vaidya ze Stanfordovy univerzity přišla s elegantním řešením, které dokáže soustředit světlo, jež na něj dopadá z libovolného úhlu a s libovolnou frekvencí, a následně ho nasměrovat do jediného bodu na panelu.

Zařízení se nazývá Axially Graded Index Lens (AGILE) a vypadá jako skleněná pyramida směřující špičkou dolů. „Je to zcela pasivní systém – ke sledování zdroje slunečního světla nepotřebuje energii ani nemá žádné pohyblivé části,“ uvedla Vaidya v tiskové zprávě s tím, že systém poskytuje možnost soustředit světlo na jedno místo bez nutnosti hýbat samotnými panely.

Ve spolupráci se svým školitelem Olavem Solgaardem přišla Vaidya s teorií, že umělý materiál s plynule se zvyšujícím indexem lomu dokáže ohýbat přicházející světlo a směrovat ho do jediného bodu. Index lomu je měřítkem toho, jak se světlo šíří materiálem. V teoretickém zařízení se světlo na povrchu téměř neohýbá, ale jak jím prochází, ohýbá se do téměř vertikálního směru.

Převedení teorie do reality

Vědci experimentovali s mnoha materiály, včetně skla a polymerů, s cílem vytvořit strukturu s odstupňovaným indexem lomu. První prototypy měly například po stranách zrcadla, takže světlo, které uniklo, se vrátilo zpět. Použití směsi různých materiálů však mělo nevýhodu v tom, že se při zahřátí mohly různě rozpínat, což vedlo k prasklinám.

Vaidya již dříve pracovala s 3D tiskem, když vyráběla polymerní čočky s nanometrovou tloušťkou. Pomocí nových výrobních technik byli vědci schopni vytisknout AGILE metodou 3D tisku s použitím směsi komerčně dostupných polymerů a skel.

U vytvořených a testovaných prototypů nakonec badatelé zachytili 90 % světla, které dopadlo na povrch AGILE, a vytvořili tak body, jež byly třikrát jasnější než dopadající světlo. Čočka pracuje se širokým spektrem světla od ultrafialového po infračervené, stejně jako se světlem rozptýleným v důsledku změn počasí nebo atmosférických podmínek.

Vrstva AGILE nainstalovaná na solárních panelech by mohla pomoci odstranit ochranné vrstvy, které se v současnosti používají, ale také vytvořit prostor pro chlazení. Díky zmenšení plochy potřebné k výrobě energie by se mohly zmenšit samotné solární panely, což by snížilo náklady na jejich výrobu. Výsledky výzkumu byly zveřejněny v časopise Microsystems and Nanoengineering.

Diskuze (22) Další článek: Miniaturní počítač z vás udělá Copperfielda. Jak funguje The Nettle Magic Project

Témata článku: Věda, Výzkum, Obnovitelné zdroje, Elektrárna, Energetika, Materiál, Výroba, Solární energie, Fotovoltaika, Světlo, Panel, Stanfordova univerzita, Sluneční světlo, Interesting Engineering, Solární panely, Tiskárna, Pyramida



9 nejlepších českých webů, kde lze stáhnout filmy a seriály

9 nejlepších českých webů, kde lze stáhnout filmy a seriály

** Když selžou legální zdroje, můžete se zkusit obrátit na služby pro stahování souborů ** Ulož.to není zdaleka jediné, které nabízí videoobsah ke stažení ** Konkurenční služby nabízí levnější placené účty

redakce
TipyHudba, filmy, seriályWeb
15 praktických tipů a triků pro Mapy.cz, které možná neznáte

15 praktických tipů a triků pro Mapy.cz, které možná neznáte

** Mapy.cz neslouží jen k zobrazení podkladů a plánování tras ** Nabízejí celou řadu dalších praktických funkcí a možností ** Vybrali jsme 15 tipů a triků, o kterých možná nevíte

Karel Kilián
Mapy.czMapyTipy
Vyzkoušeli jsme DALL-E 2, noční můru všech grafiků. Umělá inteligence zvládne náročné koláže a má smysl pro humor

Vyzkoušeli jsme DALL-E 2, noční můru všech grafiků. Umělá inteligence zvládne náročné koláže a má smysl pro humor

** OpenAI uvolnilo do betaverze umělou inteligenci DALL-E pro generování obrázků a fotografií ** Technologie zvládne generovat obrazy všeho druhu i podle jakéhokoli stylu **

Karel Javůrek
OpenAIUmělá inteligenceByznys
Jak vysoké jsou dotace na fotovoltaiku. Dotační program Nová zelená úsporám překvapí lidským přístupem

Jak vysoké jsou dotace na fotovoltaiku. Dotační program Nová zelená úsporám překvapí lidským přístupem

Od 1. října 2021 platí upravené podmínky pro dotaci na FVE, přičemž v platnosti by měly zůstat až do roku 2025. Důležitou informací je, že jde o podmínky velmi štědré.

Jiří Kuruc
DotaceEnergetikaFotovoltaika
Jak přečíst platební kartu mobilem a k čemu je to dobré

Jak přečíst platební kartu mobilem a k čemu je to dobré

Pokud vlastníte telefon s technologii NFC, můžete prostřednictvím aplikace pro Android zkusit načíst údaje ze své bezkontaktní karty. Vyzkoušíte si tak třeba, jak moc je náchylná k případnému RFID skimmingu.

Jan Spěšný
NávodyMobilní aplikace
Jak nakupovat na německém Amazonu. Tipy, triky a na co dát pozor

Jak nakupovat na německém Amazonu. Tipy, triky a na co dát pozor

** Amazon.de je tím hlavním, přes který byste měli v ČR nakupovat ** Má ale svá úskalí týkající se češtiny, cen a dopravy ** Prozradíme trky, které se vám budou hodit

Lukáš Václavík
E-shopyAmazonTipy