Проф. Шанхуй Фен и докторантът Вей Ли с прототипното устройство (снимка: Л.А.Чичеро)
Нова хибридна система може едновременно да генерира електричество от слънчевата енергия и пасивно да охлажда една сграда. Разработката е дело на изследователи от Станфордския университет начело с професор Шанхуй Фен, а информация за нея бе публикувана наскоро в сп. „Joule“.
Климатиците са ефективни средства за отопление и охлаждане, но те консумират доста електроенергия, особено при по-екстремно време. С повишаването на глобалните температури проблемът само ще се влошава.
Системата за пасивно охлаждане на проф. Фен черпи топлинна енергия от сградата и я излъчва към космоса чрез процес, наречен радиационно охлаждане – без изобщо да се изисква външен източник на енергия. Когато бе представена за първи път през 2013 г., радиационната охладителна система предполагаше панелите за пасивно охлаждане да се полагат на покрива, където евентуално собствениците на сградата биха монтирали слънчеви панели.
Сега учените са съчетали тази технология със слънчев фотоволтаичен панел, за да получат по-добро решение: двуфункционално устройство, при което използването на пасивното охлаждане не означава да се жертва производството на електроенергия на покрива.
„Изградихме устройството, което един ден може да произвежда енергия и да пести енергия – на едно и също място и по едно и също време, като контролира две много различни свойства на светлината“, казва Фен, цитиран от GreenTech.bg.
Хибридното устройство има формата на двуслоен слънчев панел. Горният слой „гледа“ слънцето. Той се състои от същите полупроводникови материали, използвани за съществуващите покривни слънчеви панели.
Долният слой пък е направен от материали, които превръщат топлината на сградата в определена дължина на вълната на инфрачервената светлина. Тя може да премине директно през атмосферата, което й позволява да бъде излъчвана към космоса.
За да изпробва потенциала на концепцията, екипът е изградил прототипно устройство с диаметър, приблизително равен на диаметъра на тортена чиния, и го монтирал на покрива на сграда в Станфорд.
Тъй като прототипът не включва слой от метално фолио, каквото обикновено има при слънчевите клетки (което би предотвратило излизането на инфрачервената светлина), не било възможно да се провери дали устройството произвежда електричество. Най-горният слой, който абсорбира слънчевата светлина, обаче достигнал температура с 24°C над околната температура, докато радиационният охлаждащ слой, поставен по-долу, се охладил с 29°C под околната температура.
„Това показва, че топлината се излъчва от отдолу, през най-горния слой, отивайки в космоса“, казва Жен Чен, който сега е професор в Югоизточния университет на Китай, но оглавява експериментите като учен-постдокторант в лабораторията на Фен.
След като демонстрира възможностите за охлаждане на системата, екипът вече работи по проектиране на слънчеви клетки, които не изискват метално фолио, така че едно устройство да може да охлажда сградата и да генерира електричество едновременно.
„Смятаме, че можем да изградим практично устройство, което прави и двете неща“, казва професор Шанхуй Фен.