Zdroj: cosmosmagazine.com
Rôzne štádiá výroby sklenej pyramídy so stupňovitým indexom: keď je pyramída v optickom kontakte so solárnym článkom, pyramída v poslednom kroku (pravý dolný roh) absorbuje a sústreďuje väčšinu dopadajúceho svetla a javí sa ako tmavá. Poďakovanie: Nina Vaidya
Solárne panely budú hrať hlavnú úlohu v budúcej udržateľnej výrobe energie, ale najlepšie fungujú, keď na ne priamo dopadá slnečné svetlo. To môže byť problém, keď je slnečné svetlo rozptýlené oblačnosťou alebo keď slnko prechádza cez deň.
Mnohé solárne polia sa aktívne otáčajú smerom k slnku, aby zachytili čo najviac energie. Vďaka tomu sú drahšie a komplikovanejšie na výstavbu a údržbu ako tie, ktoré zostávajú nehybné.
Ale v pohybesolárne panelynemusí byť v budúcnosti potrebné, pretože inžiniersky výskumník navrhol zariadenie, ktoré dokáže zachytiť 90 percent svetla, ktoré naň dopadá – bez ohľadu na jeho uhol alebo frekvenciu – a sústrediť ho tak, aby bolo trikrát jasnejšie.
Thevýskumubol publikovaný v Microsystems & Nanoengineering.
„Je to úplne pasívny systém – nepotrebuje energiu na sledovanie zdroja ani žiadne pohyblivé časti,“ hovorí prvá autorka Dr Nina Vaidya, ktorá dokončila výskum ako doktorandka na Standfordskej univerzite v USA a teraz je asistentkou. profesor astronautiky a inžinierstva kozmických lodí na University of Southampton vo Veľkej Británii.
"Bez optického zaostrovania, ktoré posúva pozície alebo potrebu sledovacích systémov, sa koncentrácia svetla stáva oveľa jednoduchšou."
AGILE – Axially Graded Index Lens
Zariadenie sa nazýva AGILE, čo znamená axiálne odstupňovaná indexová šošovka a vyzerá ako obrátená sklenená pyramída s odrezaným hrotom.
Funguje to trochu ako azväčšovacie sklodokáže sústrediť slnečné svetlo na menší, jasnejší bod za slnečného dňa. Ale ohnisko lupy sa pohybuje ako slnko, čo nie je užitočné, keď chcete počas celého dňa sústrediť slnečné svetlo na určitú oblasť fotovoltaického článku.
S AGILE svetlo vstupuje do širokého, štvorcového vrchu zo všetkých uhlov a smeruje nadol, aby sa sústredilo na rovnakú pozíciu v spodnej časti – čím sa vytvára jasnejší bod na úzkej základni, ktorá je umiestnená na vrchu fotovoltaického článku.
„Chceli sme vytvoriť niečo, čo zachytí svetlo a sústredí ho na rovnakú pozíciu, aj keď zdroj mení smer,“ vysvetľuje Vaidya. „Nechceme, aby sme museli neustále posúvať náš detektor alebo solárny článok, alebo posúvať systém smerom k zdroju.
Hlavný autor Olav Solgaard, profesor elektrotechniky na Stanforde a doktorandský poradca Vaidyi, hovorí: „Ideálny AGILE má úplne vpredu rovnaký index lomu ako vzduch a postupne sa zvyšuje – svetlo sa dokonale ohýba. hladká krivka.
"Ale v praktickej situácii nebudete mať taký ideálny AGILE."
Namiesto toho je prototyp AGILE vyrobený z materiálu známeho ako triedený index, ktorý sa skladá z rôznych vrstiev skiel a polymérov, ktoré ohýbajú svetlo v rôznych stupňoch. Tieto vrstvy menia smer prichádzajúceho svetla v krokoch, až kým nevstúpi takmer vertikálne smerom k výstupu.
Prenesenie AGILE z teórie do reality
Jednou z najväčších výziev pri vytváraní prototypu AGILE bolo nájdenie a vytvorenie správnych komerčne dostupných materiálov, ktoré by mohli prepustiť široké spektrum svetla, umožniť mu prechádzať a ohýbať ho stále viac smerom k výstupu – to všetko pri vzájomnej kompatibilite. .
Napríklad, ak sa jedno sklo expanduje v reakcii na teplo inou rýchlosťou ako iné, celé zariadenie by mohlo prasknúť. Materiály tiež museli byť dostatočne robustné, aby sa dali opracovať do tvaru a zostali odolné.
Strany prototypov sú tiež zrkadlové, aby odrážali akékoľvek svetlo idúce nesprávnym smerom späť k základni.
Tieto AGILE zariadenia môžu byť inštalované vo vrstve navrchusolárne bunky, ktorá by nahradila existujúce zapuzdrenie, ktoré chráni solárne polia, a dokonca by vytvorilo viac priestoru pre chladenie a obvody, ktoré by viedli medzi zužujúcimi sa pyramídami jednotlivých zariadení.
"Možnosť použiť tieto nové materiály, tieto nové výrobné techniky a tento nový koncept AGILE na vytvorenie lepších solárnych koncentrátorov bolo veľmi obohacujúce," uzatvára Vaidya.
"Dostatok a cenovo dostupná čistá energia je dôležitou súčasťou riešenia naliehavých výziev v oblasti klímy a udržateľnosti a musíme katalyzovať technické riešenia, aby sa to stalo skutočnosťou."
