Хибридно покривно устройство събира слънчева енергия и охлажда пасивно

Система за пасивно охлаждане, която черпи топлинна енергия от сградата и я излъчва към космоса чрез процес, наречен радиационно охлаждане – без изобщо да се изисква външен източник на енергия – бе разработена неотдавна от екип от Станфордския университет, ръководен от професор Шанхуй Фен. Сега изследователите са съчетали тази технология със слънчев фотоволтаичен панел. Резултатът е система, която може едновременно да генерира електричество и пасивно да охлажда една сграда.

Климатиците са ефективни средства за отопление и охлаждане, но и те консумират доста електроенергия, особено при по-екстремно време. С повишаването на глобалните температури проблемът само ще се влошава.

Когато бе представена за първи път радиационната охладителна система, разработена от Фен и неговите сътрудници през 2013 г., тя предполагаше панелите за пасивно охлаждане да се полагат на покрива, където евентуално собствениците на сградата биха монтирали слънчеви панели. Сега обаче екипът е намерил по-добро решение: двуфункционално устройство, при което използването на пасивното охлаждане не означава да се жертва производството на електроенергия на покрива.

„Изградихме устройството, което един ден може да произвежда енергия и да пести енергия – на едно и също място и по едно и също време, като контролира две много различни свойства на светлината“, казва Фен.

Хибридното устройство има формата на двуслоен слънчев панел. Горният слой „гледа“ слънцето. Той се състои от същите полупроводникови материали, използвани за съществуващите покривни слънчеви панели. Долният слой пък е направен от материали, които превръщат топлината на сградата в определена дължина на вълната на инфрачервената светлина. Тя може да премине директно през атмосферата, което й позволява да бъде излъчвана към космоса.

За да изпробва потенциала на концепцията, екипът е изградил прототипно устройство с диаметър, приблизително равен на диаметъра на тортена чиния, и го монтирал на покрива на сграда в Станфорд. Тъй като прототипът не включва слой от метално фолио, каквото обикновено има при слънчевите клетки (което би предотвратило излизането на инфрачервената светлина), не било възможно да се провери дали устройството произвежда електричество. Най-горният слой, който абсорбира слънчевата светлина обаче, достигнал температура с 24°C над околната температура, докато радиационният охлаждащ слой, поставен по-долу, се охладил с 29°C под околната температура.

„Това показва, че топлината се излъчва от отдолу, през най-горния слой, отивайки в космоса“, казва Жен Чен, който сега е професор в Югоизточния университет на Китай, но оглавява експериментите като учен-постдокторант в лабораторията на Фен.

След като демонстрира възможностите за охлаждане на системата, екипът сега работи за проектирането на слънчеви клетки, които не изискват метално фолио, така че едно устройство да може да охлажда сградата и да генерира електричество едновременно. „Смятаме, че можем да изградим практично устройство, което прави и двете неща“, казва Фен.

Изследванията на екипа бяха публикувани в списанието „Joule“.

На снимката: професор Шанхуй Фен и докторантът Вей Ли с прототипното устройство с прототипното устроство. Фото: Л.А.Чичеро

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*