Als we de kans hebben om de klimaatverandering om te keren of zelfs te vertragen, hebben we alle schone energie nodig die we kunnen krijgen. Solar kan mogelijk een groot deel van de power pie zijn. Maar vooral in grote steden, waar het stroomverbruik hoog is, is er niet veel open ruimte om enorme zonneparken op te zetten - het Ivanpah Solar Electric Generating System neemt bijvoorbeeld 3.500 acres Mojave-woestijn in Californië in beslag.
gerelateerde inhoud
- Zonnepanelen op de schermen van smartphones kunnen de apparaten van stroom voorzien
Energie kan vrij gemakkelijk worden binnengebracht vanuit gebieden buiten steden. Maar zonne-efficiëntie heeft fysieke grenzen, dus het is belangrijk om alle beschikbare ruimte voor energieproductie te gebruiken. En terwijl de daken van de stad wat ruimte laten voor zonnepanelen, zou die ruimte in plaats daarvan kunnen worden gebruikt om lokaal voedsel te kweken in gematigde klimaten.
Er zijn echter veel potentieel energie opwekkende ramen in hoogbouw en wolkenkrabbers.
Onderzoekers van de Michigan State University hebben doorzichtige plastic zonnecollectoren ontwikkeld die op ramen kunnen worden geplaatst zonder het zicht te belemmeren. Dezelfde verzamelaars kunnen zich ook houden aan de schermen van mobiele apparaten. Volgens een recent artikel in het tijdschrift Advanced Optical Materials laat het plastic al het zichtbare licht door. De zonnecollectievensters zien er voor het menselijk oog niet getint of bewolkt uit. In plaats daarvan is het materiaal ingebed met kleine fluorescerende organische zoutmoleculen, die zijn ontworpen om alleen delen van het lichtspectrum te absorberen die mensen niet kunnen zien, zoals ultraviolet en bijna-infrarood licht.
Richard Lunt, een universitair docent aan de Michigan State en een van de auteurs van het artikel, zegt dat de moleculen vergelijkbaar zijn met die in de natuur, maar een beetje zijn aangepast. "We passen ze aan onze behoeften aan", schrijft hij in een e-mail. "Dat is om bepaalde componenten op het onzichtbare zonnespectrum te oogsten en op een andere golflengte in het infrarood te gloeien." Die infrarood "gloed" wordt vervolgens opgepikt door stroken fotovoltaïsche cellen (in wezen kleine zonnepanelen) aan de rand van het materiaal en gedraaid in elektriciteit. Van daaruit kunnen de bedrade ramen de geoogste energie naar lokale batterijen of terug naar het elektriciteitsnet verplaatsen.
Universitair docent Richard Lunt en Yimu Zhao, een promovendus, testen het transparante zonnemateriaal aan de Michigan State University. (GL Kohuth) De transparante zonnecollector heeft nog steeds behoorlijk wat raffinage nodig, omdat het rendement relatief laag is: slechts 1 procent van het ultraviolette en bijna-infraroodlicht wordt omgezet in elektriciteit. De meeste commerciële zonnepanelen zijn tegenwoordig tussen de 15 en 20 procent efficiënt. Maar Lund vindt dat de technologie met verder onderzoek 5 procent of hoger moet bereiken.
“We onderzoeken actief routes om de efficiëntie te verbeteren door de 'gloeiende' efficiëntie te verbeteren en het absorptiebereik van het infraroodspectrum te vergroten, ” schrijft Lunt. Hij zegt ook dat het verder afstemmen van de interacties tussen de lichtverzamelende moleculen en het transparante materiaal waarin ze zijn ingebed, de hoeveelheid verzamelde energie zou moeten vergroten.
Lunt zegt dat het basisidee van luminescente zonnecollectoren al tientallen jaren bestaat. Maar in tegenstelling tot andere projecten, beoogt dit werk niet-zichtbaar licht te oogsten. Hij beweert dat ze kunnen worden gemaakt met behulp van standaard industriële verwerking, en ze vereisen slechts een kleine hoeveelheid zonnecellen aan de rand van het materiaal om de energie optisch op te vangen. Dat betekent dat ze redelijk goedkoop moeten zijn om te produceren. Het feit dat ze op de bestaande infrastructuur van gebouwen en ramen kunnen worden geïnstalleerd, zou ook de kosten ten opzichte van zelfstandige zonnepanelen moeten verlagen.
Lunt denkt echter dat het waarschijnlijk is dat de technologie eerst in kleine elektronica zal verschijnen, omdat het al genoeg energie produceert om dingen zoals e-readers en slimme vensters aan te drijven. Het team heeft een bedrijf opgericht, Ubiquitous Energy, Inc., dat zich bezighoudt met de commercialisering van de technologie. Ze verwachten hun transparante zonnecollectoren op gebouwen en mobiele elektronica binnen de komende vijf jaar te zien.
De professor denkt ook niet dat de potentiële toepassingen daar stoppen, en merkt op dat de technologie kan worden gebruikt op andere glazen oppervlakken, zoals autoruiten.
"Je kunt zelfs overwegen om deze apparaten over oppervlakken te plaatsen waar je bepaalde esthetiek of patronen wilt behouden, zoals gevelbeplating, textiel of zelfs billboards, " schrijft Lunt. "Ze kunnen overal om ons heen zijn zonder zelfs maar te weten dat ze er zijn."
