(Pixelci/Getty Images) Wissenschaftler bügeln die Hürden für eine „Anti-Solarenergie“-Zelle aus, eine, die das kann Ernten Sie nachts Energie , auch wenn die Sonne nicht scheint.
Anstatt wie ein normales Solarpanel das Licht der Sonne zu absorbieren und in Strom umzuwandeln, funktioniert diese Art von Technologie umgekehrt.
Nachts, wenn es keine einfallende Wärme gibt, die von den Solarmodulen erfasst werden kann, gibt es immer noch ausgehende Wärme, die wir nutzen können. Richtet man eine warme Platte auf die kalte Senke des Weltraums, beginnt diese Wärme als unsichtbares Infrarotlicht nach außen zu strahlen.
Dies ist bekannt als Strahlungskühlung , und wenn diese ausgehende Wärme irgendwie genutzt werden kann, könnte sie unsere Städte nachts kostengünstig beleuchten. Die Speicherung von Solarstrom tagsüber ist eine relativ teure Angelegenheit, daher könnte die direkte Produktion von etwas Strom in der Nacht dazu beitragen, diese Belastung zu reduzieren.
Mithilfe eines thermodynamischen Modells eines thermoelektrischen Stromgenerators haben Wissenschaftler der Stanford University nun einen Proof-of-Concept auf einem Dach erarbeitet, der theoretisch 2,2 Watt pro Quadratmeter erzeugen könnte, ohne dass eine Batterie oder eine externe Energiequelle erforderlich wäre
Während andere es getan haben versuchte ähnliche Nachtzellen , könnte dieses spezielle Design 120-mal mehr Energie produzieren. Tatsächlich ist es fast gleichauf mit der Leistung eines Carnot-Wärmekraftmaschine , was eine theoretische thermodynamische Grenze für den „perfekten“ Motor ist.
„Dieses Ergebnis ist deutlich höher als die zuvor gemeldeten Ergebnisse und weist auf die potenzielle Anwendbarkeit der Stromgewinnung in der Nacht hin“, so die Autoren schreiben .
(Lingling et al., Optics Express, 2020)
Das Konzept basiert auf bestehender Technologie, die Strahlungskühlung mit einem thermoelektrischen Stromgenerator kombiniert und optimiert – einer, der weniger als 1 Prozent der Grundfläche des gesamten Geräts einnimmt, was ein gutes Zeichen für die Skalierbarkeit ist, da der thermoelektrische Stromgenerator am teuersten ist Teil des Systems.
Anhand von Computermodellen, die auf realen Parametern basieren, stellten die Autoren ihre optimierte Simulation auf die Probe. Auf einem Dach platziert, behaupten sie, dass die Größe ihrer Zelle das beste Gleichgewicht zwischen Wärmeverlust und thermoelektrischer Umwandlung schafft.
„Wir arbeiten an der Entwicklung einer leistungsstarken, nachhaltigen Beleuchtungserzeugung, die jedem – auch Menschen in Entwicklungs- und ländlichen Gebieten – Zugang zu zuverlässigen und nachhaltigen, kostengünstigen Beleuchtungsenergiequellen bietet.“ sagt Elektroingenieur Lingling Fan von der Stanford University.
„Eine modulare Energiequelle könnte auch netzunabhängige Sensoren versorgen, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, und zur Umwandlung von Abwärme von Autos in nutzbaren Strom genutzt werden.“
Natürlich müssen diese praktischen Anwendungen noch realisiert werden. Die Autoren geben zu, dass ihre Demonstration der nächtlichen Stromerzeugung zwar „bemerkenswert“ ist, sie aber dennoch nicht ausreicht, um viele der oben genannten Wünsche zu erfüllen; Dennoch lohnt es sich, eine Technologie zu erforschen, die zur Deckung unseres Energiebedarfs nicht auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe beruht.
Die Studie wurde veröffentlicht in Optik-Express .