Obloha nad kalifornským Stanfordem byla v říjnu minulého roku několik nocí nezvykle jasná. To byla dobrá zpráva pro vědce Sida Assawaworrarita a jeho kolegy. Tyto podmínky byly dle jeho slov „letos pravděpodobně nejlepší.“
Assaworrarit není astronom vděčný za to, že mraky nebránily světlu hvězd v cestě atmosférou a v dosažení zrcadla jeho teleskopu. Jako elektroinženýr uvítal bezmračné noci ze zcela jiného důvodu: jasná noc znamená, že infračervené světlo z povrchu slunečních panelů může volně vyzařovat do vesmíru.
Soláry, které fungují i v noci
Tento tok energie umožňuje zařízení, které Assaworrarit a jeho kolegové vytvořili – což je obyčejný solární panel vybavený termoelektrickým generátorem – vyrábět malé množství elektřiny z nepatrného rozdílu teplot mezi okolním vzduchem a povrchem solárního panelu namířeným hluboko do vesmíru.
Nová technologie využívá překvapivou skutečnost týkající se solárních panelů. „Během dne přichází světlo ze slunce a dopadá na solární článek, ale v noci probíhá děj obráceně," vysvětluje Assawaworrarit. Důvodem je, že solární panely – stejně jako vše, co je teplejší než absolutní nula – vyzařují infračervené záření.
„Ze solárního panelu ve skutečnosti vychází světlo, které využíváme k výrobě elektřiny v noci. Fotony směřující na noční oblohu solární článek ochlazují,“ říká. Když fotony opouštějí povrch panelu, odnášejí s sebou teplo. To znamená, že za jasné noci – kdy nejsou žádné mraky, které by odrážely infračervené světlo zpět k Zemi – bude povrch solárního panelu o několik stupňů chladnější než okolní vzduch.
Právě tohoto rozdílu teplot Assawaworrarit a jeho kolegové využívají. Zařízení zvané termoelektrický generátor dokáže zachytit část tepla proudícího z teplejšího vzduchu do chladnějšího solárního panelu a přeměnit ho na elektřinu. Za jasné noci generuje panel, který bylo testován na střeše Stanfordu, zhruba padesát miliwattů na každý metr čtvereční (50 mW/m²).
Mohlo by to být ještě lepší
Vědci jsou přesvědčeni, že jde o pravděpodobně rekordní číslo a s několika vylepšeními by takové zařízení mohlo vyrábět ještě více elektřiny. „Teoretická hranice je pravděpodobně asi jeden nebo dva watty na metr čtvereční. To není velké číslo, ale existuje spousta aplikací, kde by se takový druh energie v noci hodil.“
Například velká část světové populace – necelá miliarda lidí – nemá přístup k elektrické síti. Lidé žijící v takové situaci se v noci nemohou spoléhat na energii ze slunce. Na rozdíl od baterií, které po několika tisících nabíjecích cyklů značně degradují, zůstanou termoelektrické generátory používané v těchto solárních panelech v dobrém stavu, takže jejich životnost je v podstatě věčná.
Dalším možným využitím této technologie je napájení obrovské sítě environmentálních senzorů, které vědci používají ke sledování všeho od povětrnostních podmínek až po invazivní druhy ve vzdálených koutech světa. Solární panely, které v noci vyrábějí malé množství elektřiny, by opět mohly snížit potřebu baterií a náklady na jejich údržbu a výměnu.
