Vědci ze Stanfordovy univerzity vynalezli solární panely, které mohou vyrábět elektřinu v noci díky využití jevu radiačního ochlazování. Jedná se o inovaci transformace pro udržitelnou energetiku, zejména pro off-grid aplikace, ve velmi raném stádiu.
K radiačnímu ochlazování dochází přirozeně při odchodu tepla z povrchu, zejména za jasné noci, během níž Země vyzařuje infračervenou energii do vesmíru. Tento teplotní rozdíl – tedy ten, který lze vytvořit mezi objektem a okolním vzduchem – lze rovněž využít k výrobě elektřiny z něj.
Výzkumníci připojili termoelektrické generátory k upraveným komerčním solárním panelům, aby mohli toto rozptylující teplo shromažďovat pro poměrně malé množství využitelné energie. Upravené panely dávají v noci 50 miliwattů na metr čtvereční.
To je sice mnohem méně než výkon 200 wattů na metr čtvereční generovaný typickými solárními panely za den, ale stále je to dostatečně vlhké pro malá zařízení, jako jsou LED diody a senzory prostředí. Vedoucí výzkumník ze Stanfordu, Shanhui Fan, uvedl, že ačkoli se jedná o velmi skromnou výrobu energie, existuje značný potenciál pro zlepšení.
Související článek
Pokračovat s konstrukcí a účinností těchto panelů, mohou pokrýt noční energetické požadavky jako vynikající doplněk k běžné solární energii. Tento proces totiž splňuje spíše jasná noční obloha, protože oblačnost odráží infračervené světlo zpět k Zemi, a tím snižuje její ochlazování.
Za jasných nocí mohou jednotky solárních panelů dosahovat teplot o několik stupňů nižších, než je teplota okolního vzduchu, a vytvářet tak podmínky pro výrobu elektřiny. Tento princip, založený na starověkých chladicích technologiích, ukazuje, jak může tradiční fyzika sloužit moderním energetickým řešením.
Překlenutí propasti v přístupu k energii
Noční solární panely se neomezují pouze na výrobu elektřiny. Odhadem 770 milionům lidí, kteří v současnosti na světě nemají elektřinu, nabídnou kritická řešení osvětlení a napájení v těchto těžko dostupných oblastech. Navíc, protože je lze dodatečně namontovat do stávajících solárních článků, bude to dokonalý a cenově dostupný prostředek ke zlepšení spolehlivosti obnovitelných zdrojů energie.
Dále to možná minimalizuje velkou závislost na bateriích, které bývají většinou drahé a znečišťující kvůli těžbě nerostných surovin. Ty by napájely environmentální senzory, IOT zařízení a další zařízení s nízkou spotřebou energie bez baterií, což by dalo vzniknout menší ekologické stopě z výroby a likvidace baterií.
Radiační chlazení se také otevírá řadě aplikací během dne. Společnost SkyCool Systems využila tento koncept k vynalezení náhrady klimatizace s nulovou spotřebou energie, zatímco uživatelé na ETH v Curychu tento princip přizpůsobili čerpání pitné vody v oblastech postižených suchem.
Rozsah aplikací ukazuje na širokou udržitelnost technologií sálavého chlazení. Výhodou je zvýšení spolehlivosti obnovitelných energií z tohoto solárního systému. Výroba solární energie probíhá za nepřítomnosti slunečního záření.
Noční solární panely by tak překlenuly mezeru v nočních hodinách nebo v obdobích zastínění, kdy sluneční svit jinak není k dispozici. Díky tomu by se solární energie mohla mnohem lépe uplatnit v oblastech s proměnlivou oblačností nebo v oblastech, kde není možné využívat přímé sluneční světlo po celou dobu.
Zvažování inovací a výzev: Příslib nočního solárního potenciálu
Tento průlom je významným příslibem, přesto varuje odborníky, jako je Geoff Smith – emeritní profesor aplikované fyziky – také před praktickými problémy, včetně složitosti a nákladů. Další výzkum materiálů a termoelektrické účinnosti pomůže zvýšit energetický výnos i jeho škálovatelnost.
Důležitou překážkou bude integrace se systémy energetických sítí a skladovacími zařízeními, která umožní širší přijetí této technologie. To by však mohlo umožnit levnou a udržitelnou energii pro ty, kdo ji využívají ve společnostech, kde je infrastruktura velmi omezená, zatímco pro radiační chlazení mohou existovat ještě širší aplikace – od chlazení budov až po uchovávání potravin – které mohou podpořit globální úsilí o udržitelnost.
Noční solární panely jsou velkým pokrokem v oblasti udržitelné energie. Výzkumníci využili schopnost záření z noční oblohy jako obnovitelného zdroje. Existují však překážky, ale má potenciál vyřešit světové energetické problémy a učinit obnovitelnou energii mnohem spolehlivější.
Díky dalším studiím může být brzy dosaženo vyšší účinnosti s širším využitím. Noční solární panely zlepšují stávající systémy zásobování obnovitelnými zdroji a ukazují, že mimozemské zdroje mohou zpřístupnit potenciální energii pro udržitelnější budoucnost.