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, Solární energie, Energetika, Materiál, Výroba, Světlo, Fotovoltaika, Panel, Interesting Engineering, Tiskárna, Převedení, Stanfordova univerzita, Solární panely, Pyramida, Sluneční světlo



Sex manželských párů? Jen výjimečně. Ložnice ovládnou roboti s umělou inteligencí

Sex manželských párů? Jen výjimečně. Ložnice ovládnou roboti s umělou inteligencí

** Sex manželských párů jen při zvláštních příležitostech. ** Ložnice ovládnou sexuální roboti s umělou inteligencí. ** I to je jeden ze závěrů Mezinárodní robotické konference.

Filip KůželJiří Liebreich
RobotiSexUmělá inteligence
Beta Modern Warfare 2 slaví na Steamu úspěch. Dosáhla na 110 tisíc aktivních hráčů

Beta Modern Warfare 2 slaví na Steamu úspěch. Dosáhla na 110 tisíc aktivních hráčů

Na letošní díl akční série Call of Duty se hráči evidentně těší.

Michal Maliarov
Call of Duty: Modern Warfare 2Steam
Překvapivý update pro starší Samsungy. Nový firmware dorazil i na stařičké Galaxy S7 a Galaxy S8

Překvapivý update pro starší Samsungy. Nový firmware dorazil i na stařičké Galaxy S7 a Galaxy S8

** Samsung překvapivě aktualizoval šest let staré telefony ** Prakticky jedinou novinkou je oprava GPS ** Proč však čekání na update trvalo tak dlouho?

Martin Chroust
GPSAktualizace softwaru
Tuto českou základnu plnou satelitů nesmíte vidět. V Mapy.cz je každá anténa pečlivě vyretušovaná

Tuto českou základnu plnou satelitů nesmíte vidět. V Mapy.cz je každá anténa pečlivě vyretušovaná

** Zapomeňte na rozčtverečkovaná místa, kterých si každý všimne ** Mapy.cz musely dokonale zakrýt desítky parabol ** Základnou se přitom na webu chlubí i její majitel. Kocourkov

Jakub Čížek
ČeskoMapy.czMapy
Nejničivější bomba v historii lidstva. Rusko zveřejnilo dokument o testu Car-bomby
David Polesný
Sovětský svazAtomová bombaJaderný útokZbraně