Napravljeno 18.06.2011 09:03 Autor: NataKon Da li vam je ikad palo na pamet da se nepresušni izvor energije, poput samog sunca, može pohraniti u konzervu i po potrebi nanijeti na bilo koju manje ili više prikladnu površinu ? U međuvremenu, takozvane "prskane" solarne ćelije već postoje i nastavljaju da se aktivno poboljšavaju! Hemijski inženjer Brian Korgel sa Univerziteta Teksas u Austinu (SAD) uvjeren je da se "solarni paneli uskoro mogu farbati na zidovima i krovovima zgrada bojama nanočestica". Proces korištenja nove nano boje uskoro bi mogao zamijeniti standardnu ​​(relativno skupu) visokotemperaturnu metodu za izradu solarnih panela, rekao je on.

Raspršene solarne ćelije - štampanje skoro novina sa Univerziteta Teksas

“Trenutno se naša istraživačka grupa bavi proizvodnjom nanokristala. Uzimamo elemente CIGS grupe – bakar, indijum, galijum, selenid – i te anorganske materijale [koji apsorbuju svetlost] formiramo u male čestice, koje se zatim stavljaju u rastvarač, stvarajući tako mastilo ili boju”, objašnjava Korgel. Ova solarna boja služi istoj funkciji kao i glomazni fotonaponski solarni kolektori na krovovima i solarnim farmama širom svijeta. Korgel male kolektore naziva "solarnim sendvičima", čiji su gornji i donji metalni kontakti, a srednji sloj koji upija svjetlost.

Solarna boja se može prskati na plastične, staklene i tkanine, pretvarajući ih u solarne ćelije. Ovaj proces pomalo podsjeća na štampanje novina. Podloga može biti malo fleksibilna (na primjer, ravni list plastike, metalna folija ili čak list papira). Debljina sloja nanočestica korištenih u CIGS boji je, inače, 10.000 puta manja od ljudske kose.

Pojedinačne ćelije se mogu sklopiti u solarne panele (prema NREL-u - 40 ćelija po panelu), obezbeđujući struju za stambene zgrade i industrijska preduzeća. Jedino "ali" je da za isplativost industrijske proizvodnje "boje" efikasnost konverzije sunčeve svjetlosti mora biti 10%. Za sada ova vrijednost ne prelazi 3%, ali se istraživači nadaju da će uspjeti da je povećaju na potreban nivo.

Evaporirane solarne ćelije - zelena električna energija za mikroskopske uređaje

Istraživači sa Univerziteta Južna Florida razvili su solarne ćelije tako male da se mogu jednostavno prskati na zidove, krovove i bilo koju drugu površinu obasjanu suncem. Ovi elementi mogu napajati samo vrlo male uređaje, jer njihove dimenzije ne prelaze 1 mm dužine. Organski polimeri korišteni umjesto silicija omogućili su dr. Jiang Xiaomeiju da stvori visoko topljive solarne ćelije koje se mogu primijeniti na bilo koji odgovarajući materijal. Kompleks od 20 ovih ćelija proizvodi 8 volti električne energije, koju su istraživači koristili za rad senzora nanocijevi dizajniranih za otkrivanje opasnih hemikalija.

Osim toga, američka kompanija New Energy Technologies nedavno je predstavila dizajn "SolarWindow" koji je testirao Univerzitet Južne Floride. Ovaj solarni panel raspršen na staklenu površinu, prema riječima programera, može proizvoditi električnu energiju čak i iz unutrašnjeg umjetnog svjetla. Za njegovu izradu korištene su sve iste male solarne ćelije koje je razvio Jiang Xiaomei.

Tvornica raspršenih solarnih ćelija u Australiji

Istraživači sa Australijskog nacionalnog univerziteta rade s predstavnicima Spark Solar Australia i Braggone Oy na trogodišnjem projektu razvoja jeftinih, visoko efikasnih solarnih panela koji se raspršuju. Tradicionalno, solarne ćelije su napravljene od silicijuma obloženog tankim antirefleksnim slojem silicijum nitrata. Visoka cijena njihove proizvodnje objašnjava se, posebno, potrebom da se proces provede u vakuumu. Nova metoda koristi raspršeni vodikov film i prskani antirefleksni film (nije potreban vakuum). Solarne ćelije prolaze kroz transporter, gde se taloži film. Ova pojednostavljena metoda omogućit će postrojenju srednje veličine da uštedi do 5 miliona dolara na kapitalnoj opremi, tj. proizvedeni solarni paneli će na kraju biti mnogo jeftiniji.

Osnovao Spark Solar, "solarna" elektrana će postati najveći dobavljač solarnih ćelija na južnoj hemisferi. Njegova buduća lokacija se još uvijek precizira (razmatraju se opcije za Adelaide, Geelong, Wollongong, Quenbeian i Canberru). Prve solarne ćelije su već bile u proizvodnji krajem 2010. godine, sa ukupnom projektovanom godišnjom proizvodnjom od preko 10 miliona solarnih ćelija, a očekuje se da će prihodi od izvoza dostići 135 miliona A dolara godišnje.

Solarne ćelije za prskanje - nove mogućnosti za prozore eko kuća

Norveška kompanija EnSol AS, zajedno sa timom naučnika sa Univerziteta u Lesteru, razvila je patentirani dizajn solarnih ćelija koji koristi metalne čestice prečnika oko 10 nanometara. Naučnici planiraju koristiti ovaj izum za pretvaranje aviona i zgrada (uključujući prozore) u solarne generatore. Biće moguće nanositi "boju" sa novih tankoslojnih fotoćelija na bilo koju ravnu površinu.

Predložena tehnologija je testirana, ali se još uvijek razvija. Prije nego što ga puste na tržište 2016. godine, programeri se nadaju da će povećati efikasnost izuma do 20%. U svakom slučaju, EnSolov materijal prekriven tankim prozirnim filmom fotoćelija već se pokazao boljim od mnogih postojećih tehnologija koje konkurenti razvijaju paralelno.

Dakle, sumiranje

Činjenica da se "solarni" materijal može koristiti u obliku boje u spreju značajno proširuje mogućnosti stvaranja "mobilne" električne energije.

Nebo, prekriveno oblacima, nije smetnja za rad "solarne boje", budući da su raspršene fotoćelije sposobne uhvatiti ne samo ultraljubičasto, već i infracrveno sunčevo zračenje.

Pokrivanje vozila takvim materijalom bi, u teoriji, moglo osigurati kontinuirano punjenje baterija.

Još više električne energije će se proizvesti kada se nanese na površinu krovova i/ili prozora. Osim toga, ove solarne ćelije će izdržati vremenske prilike bolje od većine sadašnjih krhkih solarnih kolektora.

ali

Budući da efikasnost fotonaponskih ćelija zavisi od stepena apsorpcije sunčeve svetlosti, korisnici će morati periodično da čiste zidove i krovove "farbane" solarnom "bojom". Radovi Australijskog nacionalnog univerziteta na solarnoj PV tehnologiji u zatvorenom prostoru su u toku, a završetak je planiran za kraj 2011.

Kako bi eliminirao sukob između ljudske psihologije i potrebe za uštedom energije, tim naučnika osmislio je bijelu boju koja izgleda kao crna. Vizuelna obmana će uštedjeti hiljade tona goriva godišnje.

Svi znaju zašto ljudi ljeti obično nose svijetlu odjeću. Ne zbog mode, uglavnom, već zbog banalne činjenice da bijela dobro odbija sunčeve zrake.

Ali kada je u pitanju pokrivanje zgrada, iz nekog razloga logika ustupa mjesto modi.

Dakle, krovni pokrivači se često prave tamno smeđe ili tamnozelene. Druge tamne boje (do crne) su takođe uobičajene.

Naučnici su izračunali da bi povećanje refleksivnosti krova sa, na primjer, 20% (obična siva boja) na 55% (obična "skoro bijela" boja) - smanjilo potrošnju energije za klimatizaciju za 20%.

Ali premazi koji odražavaju samo 4-8% sunčeve boje, prema statistikama, također su prilično česti.

Riječ je, prije svega, o Sjedinjenim Državama, gdje se grupa naučnika bavila problemom "pogrešnih" krovova. U ovoj zemlji, klima uređaji daju značajan udio u nacionalnoj potrošnji energije.

Isto važi i za mnoge druge vruće zemlje. Čak iu hladnoj Rusiji, teško da bi neko odbio da smanji letnje račune za struju.

Svjesni svog poštovanja prema majci prirodi, Hashem Akbari i njegove kolege u laboratoriji Berkeley su prije nekoliko godina krenuli u pronalaženje izlaza iz situacije.

Čini se da je stvar elementarna. Treba samo da obojite krovove u bijelo. Ali, kako se pokazalo, Amerikanci to ne žele (mislimo da se isto može reći i za stanovnike većine drugih zemalja, u kojima također prevladavaju neekonomični tamni krovovi).

Uostalom, krovovi su važan element dizajna kuće. A mase preferiraju svijetle boje: crvenu od cigle, tamno zelenu, razne nijanse smeđe ili plave.

Dosadno i izblijedjelo bijelo ili svijetlo sivo - gotovo niko ne želi znati.

Pošto naučnici nisu mogli da promene navike miliona, odlučili su: "Pa, mi ne tražimo lake puteve." I razvili su materijale koji izgledaju tamno, ali zapravo odražavaju značajan dio sunčevog zračenja.

Ovaj trik smo uradili u Odjelu za ekološke energetske tehnologije, gdje Akbari zapravo radi.

Sama ideja je elementarna i elegantna – bilo je potrebno stvoriti prevlake koje bi imale ogromnu refleksivnost u bliskom infracrvenom spektru, u kojem Sunce emituje više od polovine svoje energije.

Ali pokazalo se da implementacija ideje nije laka. Uostalom, dodavanjem raznih tvari bojama ili drugim obojenim materijalima (plastika, keramičke pločice i tako dalje), bilo je potrebno postići vanjsku sličnost s konvencionalnim "vrućim" premazima.

Naučnici su morali isprobati mnogo kombinacija pigmenata, uzimajući u obzir njihov utjecaj jedni na druge, a također ih odabrati pojedinačno za različite boje i vrste premaza.

U laboratoriji je čak napisan poseban kompjuterski program za analizu apsorpcije i rasipanja zračenja mješavinom supstanci selektivno - na odvojenim uskim frekvencijama.

Kao rezultat toga, Amerikanci su stvorili materijale koji, iako se izvana ne razlikuju od smeđe, tamnocrvene ili zelene, toliko voljene od strane vlasnika kuća (i graditelja), odražavaju nekoliko puta više sunčeve energije.

U isto vrijeme, fizičari su razmišljali i o tehnologiji izrade premaza od ovih materijala.

Najzanimljivije je da napori laboratorije Berkeley nisu bili uzaludni - uz asistenciju svojih naučnika, brojni proizvođači krovova (ne samo u SAD) nedavno su u svoj program uveli takve "hladno-tople" materijale.

Hladne - prema stvarnom zagrevanju od Sunca, a tople - prema vizuelnom tonu boje.

Distribucija sunčevog zračenja po frekvencijama (ilustracija sa sajta lbl.gov).

Neki industrijalci su gotovo u potpunosti prešli na nove boje. A Kalifornija je čak razvila standard kako bi hladni krovovi postali uobičajeni u izgradnji novih kuća.

Najviše od svega, naučnici su morali da se pozabave takozvanim mekim pločicama (a ona je jedan od najpopularnijih premaza na svetu).

Takve pločice sastoje se od ploča od stakloplastike obloženih bitumenom, na koje se bojom prskaju najmanji bazaltni ili kameni komadići.

Nije bilo lako prilagoditi ideju infracrvenih pigmenata ovim granulama, ali nedavno je Berkeley najavio stvaranje prvih uzoraka takvih mekih pločica od strane svojih industrijskih partnera - tamnih, pa čak i potpuno crnih, ali "bijelih" po izgledu. osećaj reflektovanja energije. Uskoro će biti dostupni.

Obnovljivi izvori energije iz dana u dan postaju sve popularniji. Već malo ljudi može biti iznenađeno solarnim panelima koji koriste energiju nebeskog tijela za proizvodnju električne energije. Aktivno se koriste u sistemima pametnih kuća, u kućnim potrebama i u transportu.

Ali solarni paneli imaju jedan nedostatak - njihova proizvodnja je skupa. U nastojanju da riješe ovaj problem, naučnici sa Univerziteta Notre Dame razvili su specijalne boje sposobne da generišu električnu energiju iz sunčeve svjetlosti koristeći poluvodičke nanočestice. Projekat je dobio ime.

Prema Prashant Kamatu, istraživaču u centru za nanonauku i tehnologiju na Univerzitetu Notre Dame, doktoru hemije i biohemije, koji je voditelj ove studije, ideja o stvaranju "solarnih boja" vođena je njihovom željom. da osmisli poboljšanu metodu dobijanja energije od sunca, nadmašujući postojeće tehnologije zasnovane na silicijumu.

“Dodavanjem nanočestica koje stvaraju energiju, razvili smo jednoslojnu boju koja se može nanijeti na bilo koju provodljivu površinu bez posebne opreme”, rekao je Kamat.

U časopisu ACS Nano se navodi da se istraživački tim fokusirao na nanočestice titanijum dioksida, koje su obložene kadmijum sulfidom i selenidom. Ove čestice su uronjene u specijalnu mješavinu vode koja je sadržavala alkohol da bi se formirala pasta. Nakon nanošenja ove paste na materijal sa električno provodljivim svojstvima, kada svjetlost udari u njega, stvara se električna energija.

Menadžer projekta je naglasio da je efikasnost pretvaranja svjetlosti u električnu energiju korištenjem "solarne boje" trenutno samo 1%, dok solarne ćelije na bazi silicijuma imaju 10-15% efikasnosti. Ali glavna prednost nove tehnologije je njena znatno niža cijena za velike količine proizvodnje.

“Ako možemo samo malo poboljšati efikasnost boje, onda ćemo dati pravi doprinos zadovoljavanju potražnje za obnovljivom energijom u budućnosti. Zato smo ga nazvali "Sunce-vjerovatno". Naravno, imamo još mnogo toga da uradimo kako bismo povećali njegovu efikasnost i stabilnost”, rekao je Kamat.

Sada je to teško zamisliti, ali možda će u budućnosti, zahvaljujući ovoj obećavajućoj tehnologiji, svaki sloj boje na površini kuće proizvoditi električnu energiju. Može se koristiti za opskrbu električnom energijom kućanskih aparata i opreme, čime se štedi na računima za komunalne usluge i čuva ekologija naše planete.

Kao što znate, sunčeve zrake imaju korisna, pa čak i ljekovita svojstva, ali istovremeno su u stanju isporučiti mnogo briga vlasnicima privatnih kuća koji su dovršili krov svoje vikendice od metalnih limova. Sunce ima tendenciju da ošteti metalni krov i učini ga veoma toplim, čime se povećavaju troškovi dodatnih mjera za hlađenje i ventilaciju prostorija u zgradi. Ali zahvaljujući američkim programerima, pojavila se najnovija ekološki prihvatljiva emulzija na bazi stakla. Takva boja ne samo da će pomoći u smanjenju zagrijavanja metalne baze kroz reflektivnost kompozicije, već će i površini dati trajnost.

Većina modernih emulzija dizajniranih za farbanje metalnih površina proizvodi se na polimernim komponentama koje uključuju: akril, epoksidne smole, poliuretan i lateks. Pod stalnim izlaganjem ultraljubičastom svjetlu, takve boje pucaju i požute. Također, kompozicije za bojenje polimera karakteriziraju oslobađanje organskih spojeva koji su štetni za okoliš.


Silikatno staklo se smatra idealnim premazom za otpornost na UV zračenje, ali njegova prekomjerna krhkost onemogućuje njegovu upotrebu za bojenje krovova. Stoga je glavna komponenta boje bio kalijev silikat, koji je modifikacija silicijum dioksida koja dobro stupa u interakciju s vodom. Nakon što se otopina za bojenje stakla osuši, formira se izdržljiv vodoodbojni sloj.
Specijalni pigmenti dodani kalijevom silikatu daju kompoziciji jedinstvena svojstva skoro 100% refleksije sunca i inertne emisije toplote. Bilo koja vrsta podloge koja je obojena ovom emulzijom zagrijavat će se onoliko koliko se temperatura zraka zagrijava, što je osnovni faktor zaštite metalnog krova od sunca.


Boja za staklo je dizajnirana za hlađenje ne samo metalnih krovova, već i svih metalnih površina, kao što su trupovi morskih brodova ili airbusa, karoserije automobila i dr.
Moderne boje kombiniraju tehnologije, zahvaljujući kojima se emulzije ne boje vlage, štetnih sunčevih zraka ili manjih mehaničkih oštećenja. Novoizmišljena emulzija kalijevog silikata je izuzetna kompozicija sa visokokvalitetnim tehničkim karakteristikama, zahvaljujući kojima metalna površina zadržava svoj estetski i atraktivan netaknuti izgled.

Ekologija potrošnje. Bilo da se radi o krovu vašeg automobila ili krovovima kuća, postoje neke stvari koje nije preporučljivo grijati na suncu. Ne samo da postaju neugodni na dodir, već i prerano gube svoje radne kvalitete.

Bilo da se radi o krovu vašeg automobila ili krovovima kuća, postoje neke stvari koje nije preporučljivo grijati na suncu. Ne samo da postaju neugodni na dodir, već i prerano gube svoje radne kvalitete.

Dok je jedno od rješenja ovog problema farbanje površina u bijelo, naučnik sa Univerziteta Johns Hopkins razvio je još jednu metodu - reflektirajuću boju na bazi stakla.

Dr. Jason Benkoski pravi svoju boju od jeftinog i pristupačnog materijala – kalijum silikata, sirovog staklenog sastojka koji se rastvara u vodi. On ga modificira na način da se materijal može raspršiti na površinu i osušiti, čineći ga vodootpornim. Naučnik takođe dodaje pigment kako bi dao boju i poboljšala reflektujuća svojstva.

Boja je gotovo potpuno anorganska, što bi je trebalo učiniti mnogo izdržljivijom od tradicionalnih organskih polimernih boja, koje se razgrađuju kada su izložene sunčevoj svjetlosti. Osim toga, ne emituje toliko VOC-a koji su štetni po okoliš kao što su tradicionalne boje bogate.

Također, umjesto pucanja, ova boja ima sposobnost širenja i skupljanja s metalnim površinama na koje je nanesena.

Boja je pomiješana s bijelim pigmentom kako bi reflektirala sunčevu svjetlost tako da se može nanijeti na bilo koju površinu kako bi se održala konstantna temperatura. Ovo ne samo da će pomoći u održavanju temperature u zgradi, već će i smanjiti potražnju za klima uređajima, a također će produžiti vijek trajanja bilo koje metalne površine, jer smanjuje negativan utjecaj topline na metalne konstrukcije.

Naučnik kaže da uprkos činjenici da se boja stvrdne, nastavlja da se zadržava

Iako je Benkoski dizajnirao svoju boju prvenstveno za upotrebu na vojnim skelama, on predviđa upotrebu na stvarima kao što su oprema za igrališta, tribine ili krovovi. Terenska ispitivanja bi trebala početi za dvije godine. objavljeno