(Jose Camilo Lopez Perez/Getty Images) So wohltuend wie aktuell Sonnenkollektor Bei unserem Bestreben, auf erneuerbare Energien umzusteigen, ist die Technologie so wichtig, dass solche Panels nachts keinen Strom erzeugen können. Neue Forschungsergebnisse deuten nun darauf hin, dass es möglich sein könnte, Panels zu entwickeln, die rund um die Uhr betrieben werden können.
Unter optimalen Bedingungen könnten diese speziell entwickelten Photovoltaikzellen nachts ein Viertel der Energie erzeugen, die sie tagsüber produzieren, heißt es in der neuen Studie.
Um dies zu erreichen, müssten wir thermoradiative Zellen einbauen – Geräte, die Energie erzeugen Strahlungskühlung Dabei verlässt Infrarot- oder Wärmestrahlung die Zelle und erzeugt dabei eine kleine Menge Energie.
Thermostrahlungszellen werden bereits in Bereichen wie der Fertigung getestet, wo sie zur Umwandlung von Abwärme, beispielsweise der hohen Temperaturen, die ein Motor erzeugt, eingesetzt werden.
Im Falle eines nächtlichen Solarpanels ist die Ausrichtung einer solchen Zelle erforderlich am kalten Nachthimmel ist eine Möglichkeit, diesen Prozess zu nutzen.
Vergleich von Thermostrahlungszellen (rechts) mit Solarzellen (links). (Tristan Deppe/Jeremy Munday)
„Wir dachten, was wäre, wenn wir eines dieser Geräte nehmen, es an einen warmen Ort stellen und es in den Himmel richten würden?“ sagt der Elektro- und Computeringenieur Jeremy Munday , von der University of California, Davis.
Um diesen Effekt mit Infrarotstrahlung zu erzielen, benötigen wir andere Arten von Materialien als normale Sonnenkollektoren, die sich tendenziell auf sichtbares Licht konzentrieren (obwohl Forscher auch mit Zellen experimentiert haben, die das können). beides einfangen ).
Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, welcher Material- und Elektronikmix ein effektives Panel ergeben könnte, das den Nachthimmel und den Weltraum als Wärmesenke nutzen kann. Die zugrunde liegende Mathematik geht jedoch auf.
„Eine normale Solarzelle erzeugt Strom, indem sie Sonnenlicht absorbiert, wodurch eine Spannung am Gerät entsteht und Strom fließt.“ sagt Munday . „Bei diesen neuen Geräten wird stattdessen Licht emittiert und Strom und Spannung fließen in die entgegengesetzte Richtung, aber man erzeugt immer noch Strom.“
„Man muss unterschiedliche Materialien verwenden, aber die Physik ist die gleiche.“
Den Berechnungen der Forscher zufolge könnten Solarparks unter idealen Bedingungen bis zu 50 Watt Leistung pro Quadratmeter (ca. 10 Quadratfuß) produzieren – was die Energieproduktion in offenen, trockenen Umgebungen, in denen sich viele Solarparks befinden, insgesamt um etwa 12 Prozent steigern würde bereits basiert.
Es ist eine Idee, mit der sich mehrere Gruppen befassen. Letztes Jahr haben wir einen gesehen experimentelles System , ins Leben gerufen von Forschern der Stanford University, die ebenfalls das Wärmeungleichgewicht zwischen Nachthimmel und Erde nutzten, um aus Infrarotstrahlung Strom zu erzeugen.
Obwohl es noch ein weiter Weg ist, diese Technologie so zu skalieren, dass sie praktisch nutzbar ist – derzeit haben Munday und seine Kollegen nur Prototypen in der Entwicklung –, ist dies möglicherweise eine relativ günstige und kostengünstige Möglichkeit, Solarzellen 24 Stunden am Tag in Betrieb zu halten.
„Der Weltraum bietet eine faszinierende Niedertemperatur-Wärmesenke, die durch den geschickten Einsatz von Photonik, Optik und Materialwissenschaft das Potenzial hat, bei Tag und Nacht elektrische Energie bereitzustellen“, schlussfolgern die Forscher in ihrem Bericht veröffentlichtes Papier .
Die Forschung wurde veröffentlicht in ACS Photonik .