Izvor: cosmosmagazine.com
Različite faze izrade stupnjevane staklene piramide: kada je u optičkom kontaktu sa solarnom ćelijom, piramida u posljednjem koraku (donji desni kut) apsorbira i koncentrira većinu incidentnog svjetla i izgleda tamno. Zasluge: Nina Vaidya
Solarni paneli igrat će važnu ulogu u budućoj održivoj proizvodnji energije, ali najbolje funkcioniraju kada ih sunčeva svjetlost izravno pogodi. To može biti problem kada je sunčeva svjetlost raspršena oblakom ili dok sunce prolazi iznad tijekom dana.
Mnogi solarni nizovi aktivno se okreću prema Suncu kako bi uhvatili što više energije. To ih čini skupljima i kompliciranijima za izgradnju i održavanje od onih koji ostaju nepomični.
Ali selidbasolarni panelimožda neće biti potrebno u budućnosti, jer je inženjerski istraživač dizajnirao uređaj koji može uhvatiti 90% svjetla koje pada na njega - bez obzira na kut ili frekvenciju - i koncentrirati ga da bude tri puta svjetliji.
istraživanjeobjavljen je u Microsystems & Nanoengineering.
"To je potpuno pasivan sustav - ne treba mu energija za praćenje izvora ili za bilo kakve pokretne dijelove", kaže prva autorica dr. Nina Vaidya, koja je istraživanje završila kao doktorandica na Sveučilištu Standford u SAD-u, a sada je docentica astronautike i inženjerstva svemirskih letjelica na Sveučilištu Southampton u Velikoj Britaniji.
"Bez optičkog fokusa koji pomiče položaje ili potrebu za sustavima praćenja, koncentriranje svjetlosti postaje mnogo jednostavnije."
AGILE – Aksijalno ocijenjena indeksna leća
Uređaj se zove AGILE, što znači aksijalno stupnjevanu indeksnu leću, a izgleda kao naopaka staklena piramida s odsječenom točkom.
Djeluje pomalo kao kakoPovećalomože usredotočiti sunčevu svjetlost na manju, svjetliju točku na sunčan dan. Ali žarišna točka povećala pomiče se kao i sunce, što nije korisno kada želite koncentrirati sunčevu svjetlost na određeno područje fotonaponske stanice tijekom cijelog dana.
S AGILE-om svjetlost ulazi u široki, kvadratni vrh iz svih kutova i spušta se prema dolje kako bi se koncentrirala na istom položaju na dnu - stvarajući svjetliju točku na uskoj bazi koja se nalazi na vrhu fotonaponske ćelije.
"Željeli smo stvoriti nešto što uzima svjetlost i koncentrira ga na isti položaj, čak i kad izvor mijenja smjer", objašnjava Vaidya. "Ne želimo nastaviti pomicati naš detektor ili solarnu ćeliju, niti pomicati sustav kako bismo se suočili s izvorom.
Viši autor Olav Solgaard, profesor elektrotehnike na Stanfordu i Vaidyin doktorski savjetnik, kaže: "Idealan AGILE ima, na samom prednjem dijelu, isti indeks loma kao i zrak i postupno postaje veći - svjetlo se savija u savršeno glatkoj krivulji.
"Ali u praktičnoj situaciji, nećete imati taj idealan AGILE."
Umjesto toga, prototip AGILE izrađen je od onoga što je poznato kao stupnjevani indeksni materijal, koji se sastoji od različitih slojeva naočala i polimera koji savijaju svjetlost u različitim stupnjevima. Ovi slojevi mijenjaju smjer dolaznog svjetla u koracima dok ne dođe gotovo okomito prema izlazu.
Uzimanje AGILE-a iz teorije u stvarnost
Jedan od najvećih izazova u stvaranju prototipa AGILE bio je pronalaženje i stvaranje pravih komercijalno dostupnih materijala koji bi mogli pustiti širok spektar svjetlosti, omogućiti mu prolazak i sve ga više saviti prema izlazu - sve dok su međusobno kompatibilni.
Na primjer, ako se jedno staklo proširi kao odgovor na toplinu različitom brzinom od druge, cijeli uređaj bi mogao puknuti. Materijali su također trebali biti dovoljno robusni da bi bili obrađeni u obliku i ostali izdržljivi.
Strane prototipova također se zrcale kako bi odbile svako svjetlo koje ide u pogrešnom smjeru natrag prema bazi.
Ovi AGILE uređaji mogu se instalirati u sloj povrhsolarne ćelije, zamjenjujući postojeću enkapsulaciju koja štiti solarne nizove, a čak bi stvorila i više prostora za hlađenje i sklopove za kretanje između sužavajućih piramida pojedinih uređaja.
"Kako bi mogli koristiti ove nove materijale, ove nove tehnike izrade i ovaj novi AGILE koncept za stvaranje boljih solarnih koncentratora bili su vrlo korisni", zaključuje Vaidya.
"Obilna i pristupačna čista energija ključan je dio rješavanja hitnih klimatskih i održivih izazova te moramo katalizirati inženjerska rješenja kako bismo to ostvarili."
