Ηλιακά πάνελ παράγουν ενέργεια και τη νύχτα

Η συμβατική ηλιακή τεχνολογία απορροφά τις ακτίνες του εισερχόμενου ηλιακού φωτός για να βγάλει μια ηλεκτρική τάση. Όσο παράξενο κι αν φαίνεται, ορισμένα υλικά είναι ικανά να λειτουργούν αντίστροφα, παράγοντας ενέργεια καθώς εκπέμπουν θερμότητα πίσω στον κρύο νυχτερινό ουρανό.

Μια ομάδα μηχανικών στην Αυστραλία πέρασε από τη θεωρία στην πράξη, χρησιμοποιώντας το είδος της τεχνολογίας που συνήθως συναντάται στα γυαλιά νυχτερινής όρασης για την παραγωγή ενέργειας.

Η ιδέα να χρησιμοποιηθεί η ψύξη του πλανήτη ως πηγή ακτινοβολίας χαμηλής ενέργειας είναι μια ιδέα που απασχολεί τους μηχανικούς εδώ και αρκετό καιρό. Διαφορετικές μέθοδοι έχουν φέρει διαφορετικά αποτελέσματα, όλες με το δικό τους κόστος και όφελος.

Ωστόσο, δοκιμάζοντας τα όρια του καθενός και τελειοποιώντας τις ικανότητές τους ώστε να απορροφούν περισσότερο από το υπέρυθρο εύρος ζώνης, μπορούμε να καταλήξουμε σε μια σειρά τεχνολογιών ικανών να αποσπάσουν κάθε σταγόνα ενέργειας από σχεδόν κάθε είδους απορριπτόμενη θερμότητα.

“Στην πορεία, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε ενδεχομένως να συλλέξει αυτή την ενέργεια και να καταργήσει την ανάγκη για μπαταρίες σε ορισμένες συσκευές – ή να βοηθήσει στην επαναφόρτιση τους”, λέει ο Ekins-Daukes.
“Αυτό δεν είναι κάτι όπου η συμβατική ηλιακή ενέργεια θα ήταν απαραίτητα μια βιώσιμη επιλογή”.

Η ποσότητα ενέργειας που παράγεται είναι μικρή

Μέχρι στιγμής, το πρωτότυπο έργο παράγει μόνο μια μικρή ποσότητα ενέργειας και είναι μάλλον απίθανο να γίνει από μόνο του μια ανταγωνιστική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας – αλλά σε συνδυασμό με την υπάρχουσα τεχνολογία φωτοβολταϊκών, θα μπορούσε να αξιοποιήσει τη μικρή ποσότητα ενέργειας που παρέχεται από την ψύξη των ηλιακών κυψελών μετά από μια μακρά, ζεστή ημέρα εργασίας.

Τα φωτοβολταϊκά, η άμεση μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, είναι μια τεχνητή διαδικασία που ανέπτυξαν οι άνθρωποι προκειμένου να μετατρέψουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική”, λέει η Phoebe Pearce, φυσικός από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας.

“Υπό αυτή την έννοια, η διαδικασία της θερμοακτινοβολίας είναι παρόμοια- εκτρέπουμε την ενέργεια που ρέει στο υπέρυθρο από μια θερμή Γη στο ψυχρό Σύμπαν”.

Βάζοντας τα άτομα οποιουδήποτε υλικού να κινούνται από τη θερμότητα, αναγκάζετε τα ηλεκτρόνιά τους να παράγουν κυματισμούς ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χαμηλής ενέργειας με τη μορφή υπέρυθρου φωτός.

Όσο αχνό κι αν είναι αυτό το ηλεκτρονικό κούνημα, εξακολουθεί να έχει τη δυνατότητα να πυροδοτήσει ένα αργό ρεύμα ηλεκτρισμού. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα μονόδρομο σήμα κυκλοφορίας ηλεκτρονίων που ονομάζεται δίοδος.

Φτιαγμένη από τον κατάλληλο συνδυασμό στοιχείων, μια δίοδος μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρόνια κατά τη διαδρομή καθώς χάνει σιγά σιγά τη θερμότητά της σε ένα ψυχρότερο περιβάλλον.

Στην περίπτωση αυτή, η δίοδος είναι κατασκευασμένη από τελλουρίδιο του καδμίου υδραργύρου (MCT). Χρησιμοποιείται ήδη σε συσκευές που ανιχνεύουν υπέρυθρο φως, και η ικανότητα του MCT να απορροφά υπέρυθρο φως μέσης και μεγάλης εμβέλειας και να το μετατρέπει σε ρεύμα είναι καλά κατανοητή.

Πώς θα λειτουργήσει ως πραγματική πηγή ενέργειας

Αυτό που δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως είναι πώς αυτό το συγκεκριμένο κόλπο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά ως πραγματική πηγή ενέργειας.

Θερμαινόμενος στους 20 βαθμούς Κελσίου , ένας από τους δοκιμασμένους φωτοβολταϊκούς ανιχνευτές MCT παρήγαγε πυκνότητα ισχύος 2,26 milliwatt ανά τετραγωνικό μέτρο.
Βέβαια, δεν αρκεί ακριβώς για να βράσετε μια κανάτα νερό για τον πρωινό σας καφέ. Θα χρειαζόσασταν πιθανότατα αρκετά πάνελ MCT για να καλύψετε μερικά οικοδομικά τετράγωνα για αυτό το μικρό έργο.

Αλλά ούτε αυτό είναι το ζητούμενο, δεδομένου ότι ο τομέας βρίσκεται ακόμη σε πολύ πρώιμο στάδιο και υπάρχει η δυνατότητα η τεχνολογία να εξελιχθεί σημαντικά στο μέλλον.

“Αυτή τη στιγμή, το αποτέλεσμα που έχουμε με τη θερμοακτινοβόλο δίοδο είναι σχετικά πολύ χαμηλής ισχύος. Μία από τις προκλήσεις ήταν η πραγματική ανίχνευσή της”, λέει ο επικεφαλής ερευνητής της μελέτης, Ned Ekins-Daukes.

“Αλλά η θεωρία λέει ότι είναι δυνατόν αυτή η τεχνολογία να παράγει τελικά περίπου το 1/10 της ισχύος μίας ηλιακής κυψέλης”.

Με τέτοιου είδους αποδόσεις, θα άξιζε τον κόπο να ενσωματώσουμε τις διόδους MCT σε πιο τυπικά φωτοβολταϊκά δίκτυα, ώστε να συνεχίσουν να γεμίζουν τις μπαταρίες πολύ μετά τη δύση του ήλιου.

ΠΗΓΗ: ACS Photonics