Izvor: cosmosmagazine.com
Različite faze izrade staklenih piramida sa stepenastim indeksom: kada je u optičkom kontaktu sa solarnom ćelijom, piramida u završnom koraku (donji desni ugao) apsorbira i koncentriše većinu upadne svjetlosti i izgleda tamno. Zasluge: Nina Vaidya
Solarni paneli će igrati glavnu ulogu u budućoj održivoj proizvodnji energije, ali najbolje rade kada ih sunčeva svjetlost direktno pogodi. Ovo može biti problem kada je sunčeva svjetlost raspršena oblacima ili kada sunce prolazi iznad cijelog dana.
Mnogi solarni nizovi aktivno se okreću prema suncu kako bi uhvatili što je više moguće energije. To ih čini skupljima i složenijima za izgradnju i održavanje od onih koji ostaju nepokretni.
Ali kreće sesolarni panelimožda neće biti potrebno u budućnosti, jer je inženjerski istraživač dizajnirao uređaj koji može uhvatiti 90 posto svjetlosti koja pada na njega – bez obzira na njegov ugao ili frekvenciju – i koncentrirati je da bude tri puta svjetlija.
Theistraživanjaje objavljen u Microsystems & Nanoengineering.
"To je potpuno pasivan sistem – ne treba mu energija da bi pratio izvor ili da ima bilo kakve pokretne dijelove", kaže prva autorica dr Nina Vaidya, koja je završila istraživanje kao doktorant na Univerzitetu Standford, SAD, a sada je asistent profesor astronautike i inženjerstva svemirskih letjelica na Univerzitetu Southampton, UK.
"Bez optičkog fokusa koji pomiče pozicije ili potrebe za sistemima za praćenje, koncentriranje svjetlosti postaje mnogo jednostavnije."
AGILE – aksijalno gradirano indeksno sočivo
Uređaj se zove AGILE, što je skraćenica za aksijalno gradirano indeksno sočivo, i izgleda kao naopaka staklena piramida sa odsječenim vrhom.
Djeluje pomalo kao kako apovećalomože fokusirati sunčevu svjetlost u manju, svjetliju tačku po sunčanom danu. Ali fokusna tačka lupe se pomera kao i sunce, što nije od pomoći kada želite da koncentrišete sunčevu svetlost na određeno područje fotonaponske ćelije tokom celog dana.
Sa AGILE, svjetlost ulazi u široki, kvadratni vrh iz svih uglova i slijeva se prema dolje kako bi se koncentrirala na istoj poziciji na dnu – stvarajući svjetliju tačku na uskoj bazi koja se nalazi na vrhu fotonaponske ćelije.
"Željeli smo stvoriti nešto što uzima svjetlost i koncentriše je na istoj poziciji, čak i kada izvor mijenja smjer", objašnjava Vaidya. „Ne želimo da stalno pomeramo naš detektor ili solarnu ćeliju, ili da pomeramo sistem prema izvoru.
Viši autor Olav Solgaard, profesor elektrotehnike na Stanfordu i Vaidyin doktorski savjetnik, kaže: "Idealan AGILE ima, na samom prednjem dijelu, isti indeks loma kao i zrak i postepeno se povećava - svjetlost se savršeno savija. glatka krivulja.
"Ali u praktičnoj situaciji, nećete imati taj idealan AGILE."
Umjesto toga, prototip AGILE je napravljen od onoga što je poznato kao gradivni indeksni materijal, koji se sastoji od različitih slojeva stakla i polimera koji savijaju svjetlost u različitim stepenima. Ovi slojevi mijenjaju smjer dolaznog svjetla u koracima sve dok ne uđe gotovo okomito prema izlazu.
Prevođenje AGILE iz teorije u stvarnost
Jedan od najvećih izazova u stvaranju AGILE prototipa bio je pronalaženje i kreiranje pravih komercijalno dostupnih materijala koji bi mogli propuštati širok spektar svjetlosti, omogućiti joj da prođe i savijati je sve više prema izlazu – sve dok su međusobno kompatibilni .
Na primjer, ako se jedno staklo proširi kao odgovor na toplinu različitom brzinom od drugog, cijeli uređaj bi mogao puknuti. Materijali su također trebali biti dovoljno robusni da se obrađuju u oblik i ostanu izdržljivi.
Bočne strane prototipa su također zrcaljene kako bi se svako svjetlo koje ide u pogrešnom smjeru odbilo natrag prema bazi.
Ovi AGILE uređaji se mogu instalirati u sloj iznadsolarne ćelije, zamjenjujući postojeću inkapsulaciju koja štiti solarne nizove, i čak bi stvorila više prostora za hlađenje i strujna kola za kretanje između suženih piramida pojedinačnih uređaja.
„Biti u mogućnosti da koristimo ove nove materijale, ove nove tehnike izrade i ovaj novi AGILE koncept za stvaranje boljih solarnih koncentratora bilo je veoma korisno,“ zaključuje Vaidya.
„Obilna i pristupačna čista energija je vitalni dio rješavanja hitnih klimatskih i održivih izazova i moramo katalizovati inženjerska rješenja da to postane stvarnost.“
