Un colector holografic de lumina recent dezvoltat sporeste eficienta panourilor solare pentru o crestere de aproximativ 5% a conversiei energiei in decursul unui an.
Energia provenita de la soare este disponibila intr-o cantitate de 10.000 de ori mai mare decat am avea nevoie pentru a raspunde cererii mondiale de energie.
Lumina soarelui are doua proprietati principale utile in conceperea de sisteme de energie regenerabila.
Prima este cantitatea de energie care cade pe o zona fixa, asa cum este pamantul sau acoperisul unei locuinte. Acest parametru variaza in functie de momentul zilei si de anotimp. A doua proprietate este reprezentata de culorile sau de spectrul luminii solare.
Un mod de a capta energia solara este folosirea celulelor solare care transforma in mod direct lumina solara in electricitate. Intr-un modul solar precum cele pe care oamenii si le amplaseaza pe acoperis, multe celule sunt asamblate pe un panou rigid, fiind conectate intre ele, etansate si acoperite cu sticla de protectie.
Celula solara functioneaza cel mai bine atunci cand anumite culori ale luminii solare cad asupra sa, si cand intreaga zona este acoperita de celule foto. Cu toate acestea, o zona a panoului este necesara pentru a conecta celulele, si e posibil ca forma celulei solare sa nu permita intregii zone ramase a panoului sa colecteze lumina solara.
Aceste efecte fac panoul solar mai putin eficient decat ar putea fi. Captarea unei cantitati cat mai mari cu putinta de lumina solara prin intermediul unui panou solar este esentiala pentru a recolta in mod eficient energia solara.
Cercetatorii de la Universitatea din Arizona au dezvoltat recent o tehnica inovatoare de captare a energiei solare neutilizate care ilumineaza un panou solar. Potrivit Journal of Photonics for Energy, ei au creat holograme speciale care pot fi inserate cu usurinta in ansamblul panoului solar. Fiecare holograma separa culorile luminii solare si le directioneaza catre celulele solare din cadrul panoului.Aceasta metoda poate creste cu aproximativ 5% cantitatea de energie solara transformata de catre panoul solar in decursul unui an. Descoperirea ar putea reduce, astfel, costul si numarul de panouri solare necesare pentru a alimenta o casa, un oras sau o tara.
Cercetarea a fost sustinuta de Centrul de Cercetare in Inginerie QESST, sponsorizat de Fundatia Nationala pentru Stiinta din SUA si de Departamentul American al Energiei, pentru a rezolva problema transformarii generarii de electricitate, astfel incat aceasta sa raspunda in mod sustenabil cererii din ce in ce mai mari de energie.
Pret mic, design sustenabil
Realizat de doctorandul Jianbo Zhao, sub supervizarea profesorului de inginerie electrica si computerizata si stiinte optice, Raymond Kostuk si in colaborare cu un alt coleg doctorand, Benjamin Chrysler, colectorul holografic de lumina combina un element optic holografic low-cost cu un dispersor. Elementul optic este situat simetric in centrul modulului fotovoltaic, pentru a obtine colectarea de lumina de maxima eficienta.
Echipa a evaluat imbunatatirea productiei anuale de energie pentru Tucson, Arizona si a prezentat o metoda reproductibila de evaluare a eficientei colectorului de lumina holografica in functie de unghiurile soarelui in diferite momente ale zilei, in diferite anotimpuri si in diferite locatii geografice.
Potrivit redactorului sef al JPE, Sean Shaheen, de la Universitatea din Colorado Boulder, colectorul si metoda asociata sunt extrem de interesante pentru ca sunt ieftine si scalabile, dar si de impact: „Cresterea de aproximativ cinci procente a productiei anuale de energie solara posibila prin aceasta tehnica ar putea avea un impact mare atunci cand este redusa chiar si la o mica parte din cei 100 de gigavati de sisteme fotovoltaice instalati la nivel global. Echipa profesorului Kostuk si-a demonstrat abordarea holografica cu un material ieftin, pe baza de gelatina, care este fabricat usor in cantitati mari si, desi gelatina este derivata in mod normal din colagenul animal, progresele in ceea ce priveste versiunile derivate din laborator au facut probabila utilizarea la scara larga a alternativelor sintetice“.
Zhao si co-autorii sai au fost incurajati de rezultatele cercetarilor lor si asteapta cu nerabdare sa-si continue lucrarile pentru a optimiza in continuare randamentul energetic al colectoarelor holografice de lumina prin evaluarea experimentala a materialelor.
Sursa: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/ssfo-his052521.php
Foto: freepik
