Наука

Вчені вирішили одну з головних проблем сонячних панелей

Сонячні панелі

У сонячних панелей є один істотний недолік – вони погано працюють при перегріванні. Однак інженери, схоже, знайшли вихід з цієї ситуації.

Сьогодні в усьому світі циркулює понад 600 гігават сонячної енергії, що забезпечує 3% світового попиту на електроенергію. Очікується, що цей потенціал збільшиться в п’ять разів протягом наступного десятиліття. Більшість компаній використовують кремній для перетворення сонячного світла в електрику. Але типові кремнієві елементи перетворюють лише 20% енергії сонця, яка потрапляє в них. Частина, що залишилася ж частина перетворюється в тепло, яке може нагрівати панелі до 40° C і з кожним градусом температури вище 25° C ефективність панелі падає. В області, де інженери борються за підвищення ефективності перетворення енергії на 0,1%, навіть збільшення на 1% було б економічним благом — про це розповів Юн Чжоу, вчений з університету науки і технології Хуажонг.

Читайте також:  Вчені виявили взаємозв'язок між мозком людини і Всесвіту

Десятиліттями дослідники довели, що охолодження сонячних батарей водою може забезпечити чималу вигоду. Сьогодні деякі компанії навіть продають системи з водяним охолодженням. Але ці установки вимагають наявності достатньої кількості води, резервуарів, труб і насосів. Це мало корисно в посушливих регіонах і в країнах, що розвиваються з невеликою інфраструктурою.

Однак рішення прийшло у вигляді пристрою для збору атмосферної води. За останні роки дослідники створили матеріали, які можуть всмоктувати водяну пару з повітря і конденсувати його в рідку воду, придатну для пиття. Одним з кращих серед подібних матеріалів є гель, який активно поглинає водяну пару вночі, коли повітря прохолодне, а вологість висока. Сам гель являє собою суміш вуглецевих нанотрубок в полімерах з притягує воду сіллю хлориду кальцію. Він змушує пари конденсуватися в краплі, які утримуються всередині речовини. Коли настає день і температура підвищується, гель починає виділяти вологу в формі пари. Але якщо цей матеріал покритий прозорим пластиком, випущений пар вловлюється, конденсується назад в рідку воду і стікає в контейнер для зберігання — все гранично просто і зручно.

Читайте також:  Вчені встановили максимально можливу швидкість звуку

Пен Ван, інженер-еколог з Гонконгського політехнічного університету, і його колеги подумали про інше використання конденсованої води: охолоджувати з її допомогою сонячні батареї. Для цього дослідники притиснули лист гелю товщиною в 1 сантиметр до нижньої сторони стандартної Кремнієвої сонячної панелі. Їх ідея полягала в тому, що протягом дня гель буде відводити тепло від панелі, щоб випаровувати воду, яку він видобув з повітря минулої ночі, випаровуючи її через нижню частину. Випаровування будуть охолоджувати сонячну панель точно так же, як випаровується з шкіри піт охолоджує наше тіло.

Дослідники виявили, що кількість гелю, в якому вони потребували, залежало насамперед від вологості навколишнього середовища. У пустельному середовищі з вологістю 35% сонячної панелі площею 1 квадратний метр потрібно 1 кілограм гелю для її охолодження, в той час як для області з вологістю 80% потрібно всього 0,3 кілограма гелю на квадратний метр панелі.

Читайте також:  Вчені дізналися, як можна спілкуватися з кішкою

Результат вражає в будь-якому випадку: температура охолоджуваної водою сонячної панелі впала на цілих 10° C. При цьому вироблення електроенергії охолоджуваними панелями збільшилася в середньому від 15% до 19%. Під час тесту на відкритому повітрі з’ясувалося, що вітер також підсилює охолоджуючий ефект, про що Ван і його колеги повідомляють в журналі Nature Sustainability.

Залишити коментар