Sukurta 2011-06-18 09:03 Autorius: NataKon Ar kada nors susimąstėte, kad neišsenkantį energijos šaltinį, kaip ir pačią saulę, galima laikyti skardinėje ir, jei reikia, užtepti ant bet kokio daugiau ar mažiau tinkamo paviršiaus ? Tuo tarpu vadinamieji „purškiami“ saulės elementai jau egzistuoja ir toliau aktyviai tobulinami! Chemijos inžinierius Brianas Korgelis iš Teksaso universiteto Ostine (JAV) įsitikinęs, kad „netrukus ant pastatų sienų ir stogų bus galima nudažyti saulės baterijas nanodalelių dažais“. Pasak jo, naujų nanodažų naudojimo procesas netrukus gali pakeisti standartinį (palyginti brangų) aukštos temperatūros saulės kolektorių gamybos metodą.

Apipurškę saulės elementai – Teksaso universiteto beveik laikraščių spausdinimas

„Šiuo metu mūsų tyrimų grupė užsiima nanokristalų gamyba. Mes paimame CIGS grupės elementus – varį, indį, galią, selenidą – ir šias neorganines [šviesą sugeriančias] medžiagas suformuojame į mažas daleles, kurios dedamos į tirpiklį, taip sukuriant rašalą ar dažus“, – aiškina Korgel. Šie saulės dažai atlieka tą pačią funkciją kaip ir dideli fotovoltiniai saulės kolektoriai ant stogų ir saulės energijos fermose visame pasaulyje. Mažyčius kolektorius Korgelis vadina „saulės sumuštiniais“, kurių viršuje ir apačioje yra metaliniai kontaktai, o viduryje – šviesą sugeriantis sluoksnis.

Saulės dažais galima purkšti plastikinius, stiklinius ir medžiaginius paviršius, paverčiant juos saulės elementais. Šis procesas kažkuo primena laikraščių spausdinimą. Pagrindas gali būti šiek tiek lankstus (pavyzdžiui, plokščias plastiko lapas, metalinė folija ar net popieriaus lapas). CIGS dažuose naudojamų nanodalelių sluoksnio storis, beje, yra 10 000 kartų mažesnis nei žmogaus plauko.

Pavieniai elementai gali būti surenkami į saulės baterijas (pagal NREL - 40 elementų vienai panelei), aprūpinančias elektra gyvenamuosius pastatus ir pramonės įmones. Vienintelis „bet“ yra tas, kad pramoninės „dažų“ gamybos pelningumui saulės šviesos konversijos efektyvumas turi būti 10%. Kol kas ši reikšmė neviršija 3 proc., tačiau mokslininkai tikisi, kad pavyks ją padidinti iki reikiamo lygio.

Išgarintos saulės baterijos – ekologiška elektra mikroskopiniams įrenginiams

Pietų Floridos universiteto mokslininkai sukūrė tokias mažas saulės baterijas, kad jas galima tiesiog purkšti ant sienų, stogų ir bet kurio kito saulės apšviesto paviršiaus. Šie elementai gali maitinti tik labai mažus įrenginius, nes jų matmenys neviršija 1 mm ilgio. Vietoj silicio naudojami organiniai polimerai leido dr. Jiang Xiaomei sukurti labai tirpius saulės elementus, kuriuos galima pritaikyti bet kuriai tinkamai medžiagai. 20 šių elementų kompleksas gamina 8 voltus elektros, kurią mokslininkai panaudojo nanovamzdelių jutikliams, skirtiems pavojingoms cheminėms medžiagoms aptikti, valdyti.

Be to, JAV bendrovė „New Energy Technologies“ neseniai pristatė „SolarWindow“ dizainą, kurį išbandė Pietų Floridos universitetas. Ši ant stiklo paviršiaus užpurkšta saulės baterija, pasak kūrėjų, gali gaminti elektros energiją net iš patalpų dirbtinės šviesos. Jai sukurti buvo naudojami tie patys mažyčiai saulės elementai, kuriuos sukūrė Jiang Xiaomei.

Purškiama saulės elementų gamykla Australijoje

Australijos nacionalinio universiteto mokslininkai bendradarbiauja su „Spark Solar Australia“ ir „Braggone Oy“ atstovais, vykdydami trejų metų projektą, skirtą pigių, didelio efektyvumo purškiamų saulės kolektorių kūrimui. Tradiciškai saulės elementai gaminami iš silicio, padengto plonu neatspindinčiu silicio nitrato sluoksniu. Didelės jų gamybos sąnaudos visų pirma paaiškinamos tuo, kad procesą reikia atlikti vakuume. Taikant naują metodą naudojama purškiama vandenilio plėvelė ir purškiama antirefleksinė plėvelė (vakuumo nereikia). Saulės elementai praeina per konvejerį, kur nusėda plėvelė. Šis supaprastintas metodas leis vidutinio dydžio gamyklai sutaupyti iki 5 mln. USD kapitalinei įrangai, t.y. pagamintos saulės baterijos galiausiai kainuos daug pigiau.

„Spark Solar“ įkurta „saulės“ gamykla taps didžiausia saulės elementų tiekėja Pietų pusrutulyje. Būsima jo vieta vis dar tikslinama (svarstomos Adelaidės, Džilongo, Volongo, Kvenbėjo ir Kanberos galimybės). Pirmieji saulės elementai jau buvo pradėti gaminti 2010 m. pabaigoje, o bendra metinė saulės elementų gamyba turėtų siekti 10 mln., o pajamos iš eksporto sieks 135 mln. USD per metus.

Purškiami saulės elementai – naujos galimybės ekologinių namų langams

Norvegijos įmonė EnSol AS kartu su mokslininkų komanda iš Lesterio universiteto sukūrė patentuotą saulės elementų konstrukciją, kurioje naudojamos apie 10 nanometrų skersmens metalo dalelės. Mokslininkai planuoja panaudoti šį išradimą lėktuvams ir pastatams (įskaitant langus) paversti saulės energijos generatoriais. Ant bet kokio plokščio paviršiaus bus galima tepti „dažus“ iš naujų plonasluoksnių fotoelementų.

Siūloma technologija buvo išbandyta, bet vis dar tobulinama. Prieš išleisdami jį į rinką 2016 metais, kūrėjai tikisi išradimo efektyvumą padidinti iki 20%. Bet kuriuo atveju „EnSol“ medžiaga, padengta plona skaidria fotoelementų plėvele, jau pasirodė geriau nei daugelis esamų technologijų, kurias lygiagrečiai kuria konkurentai.

Taigi, apibendrinant

Tai, kad „saulės“ medžiaga gali būti naudojama purškiamų dažų pavidalu, gerokai išplečia „mobilios“ elektros kūrimo galimybes.

Debesis padengtas dangus „saulės dažų“ darbui netrukdo, nes purškiami fotoelementai gali užfiksuoti ne tik ultravioletinę šviesą, bet ir infraraudonąją saulės spinduliuotę.

Teoriškai transporto priemonės padengimas tokia medžiaga galėtų užtikrinti nuolatinį akumuliatorių įkrovimą.

Dar daugiau elektros susidarys, kai ji bus dedama ant stogų ir/ar langų paviršiaus. Be to, šie saulės elementai geriau atlaikys orą nei dauguma dabartinių trapių saulės kolektorių.

bet

Kadangi fotovoltinių elementų efektyvumas priklauso nuo saulės šviesos sugerties laipsnio, vartotojai turės periodiškai valyti saulės „dažais“ „nudažytas“ sienas ir stogus. Australijos nacionalinis universitetas tęsia patalpų saulės PV technologijos darbus, kuriuos planuojama baigti 2011 m. pabaigoje.

Siekdama pašalinti konfliktą tarp žmogaus psichologijos ir poreikio tausoti energiją, mokslininkų komanda sugalvojo baltus dažus, kurie atrodo kaip juodi. Vizuali apgaulė kasmet leis sutaupyti tūkstančius tonų degalų.

Visi žino, kodėl vasarą žmonės dažniausiai dėvi šviesius drabužius. Ne dėl mados, o dėl banalaus fakto, kad balta spalva gerai atspindi saulės spindulius.

Tačiau kalbant apie pastatų dengimą, logika kažkodėl užleidžia vietą madai.

Taigi, stogo dangos dažnai daromos tamsiai rudos arba tamsiai žalios spalvos. Įprastos ir kitos tamsios spalvos (iki juodos).

Mokslininkai apskaičiavo, kad padidinus stogo atspindžio koeficientą nuo, pavyzdžiui, nuo 20% (įprasti pilki dažai) iki 55% (įprasti „beveik balti“ dažai) – energijos sąnaudos oro kondicionavimui sumažėtų 20%.

Tačiau dangos, kurios, remiantis statistika, atspindi tik 4-8% saulės spalvos, taip pat yra gana paplitusios.

Visų pirma kalbame apie JAV, kur mokslininkų grupė ėmėsi spręsti „neteisingų“ stogų problemą. Šioje šalyje oro kondicionieriai sudaro didelę šalies suvartojamos energijos dalį.

Tas pats pasakytina ir apie daugelį kitų karštų šalių. Ir net šaltoje Rusijoje vargu ar kas atsisakytų mažinti vasaros sąskaitas už elektrą.

Atsižvelgdami į pagarbą motinai gamtai, Hashem Akbari ir jo kolegos iš Berklio laboratorijos prieš keletą metų ėmėsi ieškoti išeities iš susidariusios padėties.

Atrodo, reikalas elementarus. Tereikia nudažyti stogus baltai. Tačiau, kaip paaiškėjo, amerikiečiai to nenori daryti (manome, kad tą patį galima pasakyti ir apie daugumos kitų šalių, kuriose taip pat vyrauja neekonomiški tamsūs stogai, gyventojus).

Juk stogai – svarbus namų dizaino elementas. O masėms labiau patinka ryškios spalvos: plytų raudona, tamsiai žalia, įvairūs rudi ar mėlyni atspalviai.

Nuobodu ir išblukusi balta arba šviesiai pilka – beveik niekas nenori žinoti.

Kadangi mokslininkai negalėjo pakeisti milijonų žmonių įpročių, jie nusprendė: „Na, mes neieškome lengvų kelių“. Ir jie sukūrė medžiagas, kurios atrodo tamsios, bet iš tikrųjų atspindi didelę saulės spinduliuotės dalį.

Šį triuką atlikome Aplinkos energetikos technologijų skyriuje, kuriame iš tikrųjų dirba „Akbari“.

Pati idėja elementari ir elegantiška – reikėjo sukurti dangas, kurios turėtų didžiulį atspindį artimajame infraraudonajame spektre, kuriame Saulė skleidžia daugiau nei pusę savo energijos.

Tačiau įgyvendinti idėją pasirodė nelengva. Juk į dažus ar kitas spalvotas medžiagas (plastiką, keramines plyteles ir pan.) dedant įvairių medžiagų, reikėjo pasiekti išorinį panašumą į įprastas „karštąsias“ dangas.

Mokslininkai turėjo išbandyti daugybę pigmentų derinių, atsižvelgdami į jų įtaką vienas kitam, taip pat atrinkti juos individualiai skirtingų spalvų ir tipų dangoms.

Laboratorijoje net buvo parašyta speciali kompiuterinė programa, skirta analizuoti medžiagų mišinio spinduliuotės sugertį ir sklaidą selektyviai – atskirais siaurais dažniais.

Dėl to amerikiečiai sukūrė medžiagas, kurios, nors išoriškai nesiskiria nuo rudos, tamsiai raudonos ar žalios, taip mėgstamos namų savininkų (ir statybininkų), atspindi kelis kartus daugiau saulės energijos.

Tuo pat metu fizikai galvojo ir apie dangų iš šių medžiagų gamybos technologiją.

Įdomiausia tai, kad Berklio laboratorijos pastangos nenuėjo veltui – padedant jos mokslininkams, nemažai stogo dangų gamintojų (ne tik JAV) pastaruoju metu į savo programą įtraukė tokias „šaltai šiltas“ medžiagas.

Šaltos – pagal realų kaitinimą nuo Saulės, o šiltos – pagal vizualinį spalvos toną.

Saulės spinduliuotės pasiskirstymas pagal dažnius (iliustracija iš svetainės lbl.gov).

Kai kurie pramonininkai beveik visiškai perėjo prie naujų dažų. Kalifornija netgi sukūrė standartą, kad šalti stogai būtų įprasti naujų namų statyboje.

Labiausiai mokslininkams teko dirbti su vadinamosiomis minkštosiomis plytelėmis (o ji yra viena populiariausių dangų pasaulyje).

Tokios plytelės susideda iš stiklo pluošto lakštų, padengtų bitumu, ant kurių dažais užpurškiamos smulkiausios bazalto ar akmens drožlės.

Pritaikyti infraraudonųjų spindulių pigmentų idėją šioms granulėms buvo nelengva, tačiau neseniai „Berkeley“ paskelbė, kad pramoniniai partneriai sukūrė pirmuosius tokių minkštų plytelių pavyzdžius – tamsius ir net visiškai juodus, bet „baltus“ energijos atspindėjimo jausmas. Netrukus jie bus prieinami.

Atsinaujinantys energijos šaltiniai kasdien tampa vis populiaresni. Jau mažai žmonių gali nustebinti saulės baterijomis, kurios naudoja dangaus kūno energiją elektrai gaminti. Jie aktyviai naudojami išmaniųjų namų sistemose, namų ūkio reikmėms ir transporte.

Tačiau saulės baterijos turi vieną trūkumą – jų gamyba brangi. Siekdami išspręsti šią problemą, Notre Dame universiteto mokslininkai sukūrė specialius dažus, galinčius generuoti elektros energiją iš saulės šviesos, naudojant puslaidininkines nanodaleles. Projektas buvo pavadintas.

Pasak Prashanto Kamato, Notre Dame universiteto nanomokslų ir technologijų centro mokslininko, chemijos ir biochemijos mokslų daktaro, šio tyrimo vadovo, idėją sukurti „saulės dažus“ paskatino jų noras. sugalvoti patobulintą energijos gavimo iš saulės būdą, pranokstantį esamas silicio pagrindu sukurtas technologijas.

„Pridėję nanodalelių, kurios generuoja energiją, sukūrėme vieno sluoksnio dažus, kuriuos galima tepti ant bet kurio laidžio paviršiaus be specialios įrangos“, – sakė Kamatas.

Žurnale ACS Nano teigiama, kad tyrimų grupė daugiausia dėmesio skyrė titano dioksido nanodalelėms, kurios buvo padengtos kadmio sulfidu ir selenidu. Šios dalelės buvo panardintos į specialų vandens mišinį, kuriame yra alkoholio, kad susidarytų pasta. Šia pasta užtepus elektrai laidžią medžiagą, į ją patekus šviesai, susidaro elektra.

Projekto vadovas pabrėžė, kad naudojant „saulės dažus“ šviesos pavertimo elektros energija efektyvumas šiuo metu siekia tik 1 proc., o silicio pagrindu pagamintų saulės elementų efektyvumas siekia 10-15 proc. Tačiau pagrindinis naujosios technologijos privalumas yra žymiai mažesnė kaina esant didelėms gamybos apimtims.

„Jei pavyks tik šiek tiek pagerinti dažų efektyvumą, tai tikrai prisidėsime prie atsinaujinančios energijos poreikio patenkinimo ateityje. Štai kodėl mes jį pavadinome „Tikėtina saule“. Žinoma, dar turime daug nuveikti, kad padidintume jos efektyvumą ir stabilumą.“ – sakė Kamatas.

Dabar sunku įsivaizduoti, bet galbūt ateityje šios perspektyvios technologijos dėka kiekvienas dažų sluoksnis ant namo paviršiaus generuos elektros energiją. Jis gali būti naudojamas tiekti elektrą buitiniams prietaisams ir įrangai, taip sutaupant mokesčius už komunalines paslaugas ir išsaugant mūsų planetos ekologiją.

Saulės spinduliai, kaip žinia, turi naudingų ir net gydomųjų savybių, tačiau tuo pačiu sugeba perteikti nemažai rūpesčių privačių namų savininkams, kurie savo kotedžo stogą sukomplektavo iš metalo lakštų. Saulė linkusi pažeisti metalinį stogą ir labai įkaisti, todėl padidėja papildomų patalpų vėsinimo ir vėdinimo priemonių kaina. Tačiau amerikiečių kūrėjų dėka pasirodė naujausia ekologiška stiklo emulsija. Tokie dažai ne tik padės sumažinti metalinio pagrindo įkaitimą dėl kompozicijos šviesos atspindėjimo, bet ir suteiks paviršiui patvarumo.

Dauguma šiuolaikinių emulsijų, skirtų metaliniams paviršiams dažyti, gaminamos ant polimerinių komponentų, tarp kurių yra: akrilas, epoksidinės dervos, poliuretanas ir lateksas. Nuolat veikiant ultravioletiniams spinduliams, tokie dažai skilinėja ir pagelsta. Taip pat polimerinės dažančiosios kompozicijos pasižymi aplinkai kenksmingų organinių junginių išsiskyrimu.


Silicio stiklas laikomas idealia UV atsparumo danga, tačiau dėl per didelio trapumo jo negalima naudoti stogo dažymui. Todėl pagrindinis dažų komponentas buvo kalio silikatas, kuris yra silicio dioksido modifikacija, kuri gerai sąveikauja su vandeniu. Stiklo beicavimo tirpalui išdžiūvus susidaro patvarus vandenį atstumiantis sluoksnis.
Specialūs pigmentai, dedami į kalio silikatą, suteikia kompozicijai unikalias beveik 100% saulės atspindžio ir inertinės šilumos emisijos savybes. Bet kokio tipo pagrindas, nudažytas šia emulsija, įkais tiek, kiek sušils oro temperatūra, o tai yra esminis veiksnys, apsaugantis metalinį stogą nuo saulės.


Stiklo dažai skirti vėsinti ne tik metalinius stogus, bet ir bet kokius metalinius paviršius, tokius kaip jūrų lainerių ar airbusų korpusai, automobilių kėbulai ir kt.
Šiuolaikiniai dažai apjungia technologijas, kurių dėka emulsijos nebijo nei drėgmės, nei žalingų saulės spindulių, nei smulkių mechaninių pažeidimų. Naujai išrasta kalio silikato emulsija yra išskirtinė kompozicija, pasižyminti aukštos kokybės techninėmis charakteristikomis, dėl kurių metalo paviršius išlaiko estetinę ir patrauklią nesugadintą išvaizdą.

Vartojimo ekologija. Nesvarbu, ar tai būtų jūsų automobilio stogas, ar namų stogai, yra dalykų, kurių nepatartina šildyti saulėje. Jie ne tik tampa nemalonūs liesti, bet ir per anksti praranda savo darbines savybes.

Nesvarbu, ar tai būtų jūsų automobilio stogas, ar namų stogai, yra dalykų, kurių nepatartina šildyti saulėje. Jie ne tik tampa nemalonūs liesti, bet ir per anksti praranda savo darbines savybes.

Nors vienas iš šios problemos sprendimų yra paviršių dažymas balta spalva, Johnso Hopkinso universiteto mokslininkas sukūrė kitą metodą – atspindinčius dažus stiklo pagrindu.

Daktaras Jasonas Benkoski savo dažus gamina iš pigios ir prieinamos medžiagos – kalio silikato, žaliavinio stiklo ingrediento, kuris tirpsta vandenyje. Jis jį modifikuoja taip, kad medžiagą būtų galima užpurkšti ant paviršiaus ir išdžiovinti, todėl ji tampa atspari vandeniui. Mokslininkas taip pat prideda pigmento, kad suteiktų spalvą ir pagerintų atspindinčias savybes.

Dažai yra beveik visiškai neorganiniai, todėl turėtų būti daug patvaresni nei tradiciniai organiniai polimeriniai dažai, kurie suyra veikiami saulės spindulių. Be to, jis neišskiria tiek daug aplinkai kenksmingų LOJ, kurių gausu tradiciniuose dažuose.

Be to, užuot įtrūkę, šie dažai gali išsiplėsti ir susitraukti su metaliniais paviršiais, ant kurių buvo padengti.

Dažai maišomi su baltu pigmentu, kad atspindėtų saulės šviesą, kad būtų galima tepti bet kokį paviršių, kad būtų palaikoma pastovi temperatūra. Tai ne tik padės palaikyti pastato temperatūrą, bet ir sumažins kondicionierių poreikį, o taip pat prailgins bet kokio metalinio paviršiaus tarnavimo laiką, nes sumažins neigiamą šilumos poveikį metalinėms konstrukcijoms.

Mokslininkas teigia, kad nepaisant to, kad dažai kietėja, jie ir toliau laikosi

Nors Benkoski savo dažus pirmiausia sukūrė kariniams pastoliams, jis numato naudoti tokius dalykus kaip žaidimų aikštelių įranga, stendai ar stogai. Lauko bandymus planuojama pradėti per dvejus metus. paskelbta