מזונות חשובים
- מהנדסים המציאו מנגנון להפקת חשמל מפאנלים סולאריים בלילה.
- המערכת לוכדת את האור האינפרא אדום שבורח מלוחות הקירור כדי לייצר כמות קטנה של חשמל.
-
המומחים אינם מתלהבים יתר על המידה מכיוון שהמערכת אינה יעילה במיוחד.
פאנל סולארי שיכול לייצר חשמל אפילו בלילה נשמע טוב מכדי להיות אמיתי, וזה פשוט יכול להיות, למרות הוכחות להיפך.
מפאנלים סולאריים לייצור מים ועד לשיטות ניקוי חדשות, מדענים תמיד מחפשים דרכים להפוך את הפאנלים הסולאריים ליעילים ושימושיים יותר.לאחרונה, מהנדסים מאוניברסיטת סטנפורד המציאו גנרטור תרמו-אלקטרי שמשתמש באור האינפרא אדום הקופץ מפני השטח של פאנלים סולאריים כדי לייצר כמות קטנה של חשמל, ובעצם יוצר חשמל מהפנלים גם בלילה. אבל למרות שהמדע הגיוני, הכלכלה היא זו שעלולה למנוע מזה לצבור אחיזה במיינסטרים.
"אני אגיד שאחד האתגרים הגדולים ביותר עבור [יישומים] תרמו-אלקטריים הוא המרת חום בטמפרטורה נמוכה, [כי בטמפרטורת החדר הקרובה, היעילות מאוד מאוד נמוכה", הסביר ד"ר דיוויד ג'ינלי, מדען ראשי במעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) בדוא"ל אל Lifewire. "במקרה הזה, הבעיה היא שתכולת האנרגיה קטנה, והמתנה ללילה פירושה שאתה מאבד חלק מהאנרגיה באמצעות קרינה בכל מקרה."
שיהיה אור
בהובלת Ph. D. המועמד סיד Assawaworrarit, החוקרים ציידו את הגנרטור התרמו-אלקטרי שלהם לפאנל סולארי רגיל והשתמשו במכשיר כדי לייצר כמות קטנה של חשמל מאור האינפרא אדום שבורח מפני השטח של פאנלים סולאריים בלילה.
גנרטור תרמו-אלקטרי מייצר כמות קטנה של חשמל על ידי ניצול ההפרש הקל בטמפרטורה בין האוויר הסביבתי לבין פני השטח של פאנל סולארי כאשר הוא מכוון ישירות לשמים בהירים.
השמש מפנה כמות אדירה של אנרגיה לכדור הארץ, אבל אם לא חלק ממנה שנלכד בגזי החממה, הפלנטה למעשה שולחת חלק גדול מהאנרגיה שהוא מקבל בצורה של קרינה אינפרא אדומה, בתהליך המכונה קירור קרינתי. התהליך שימש בהודו העתיקה ובאיראן כדי להקפיא מים וליצור קרח ופועל בצורה הטובה ביותר בלילות ללא עננים, שכן עננים מחזירים אור אינפרא אדום לכיוון הקרקע.
Assawaworrarit והצוות שלו פיתחו דרך חדשה ללכוד את האנרגיה הזו כשהיא עוזבת את כדור הארץ. כשהפאנל הסולארי מתקרר, הפוטונים הבורחים נושאים חום, שהחוקרים לוכדים עם הגנרטור התרמו-אלקטרי שלהם כדי להמיר לחשמל.
מדענים ניסו לראשונה ללכוד אור אינפרא אדום ב-2019, ועכשיו החוקרים מסטנפורד הצליחו לשלב את הטכנולוגיה הזו עם פאנלים סולאריים רגילים כדי להפוך אותה לנגישה ויעילה יותר.
Proof of Concept
בלילה בהיר, המכשיר Assawaworrarit שנבדק על גג סטנפורד מייצר בערך חמישים מיליוואט, או 0.05 וואט, לכל מטר רבוע של פאנל סולארי. לעומת זאת, פאנלים סולאריים יכולים בדרך כלל לייצר כ-150 וואט למ ר במהלך היום. כדי להעמיד את המספרים בפרספקטיבה, נורת LED קטנה שואבת 18 וואט חשמל.
חמישים מיליוואט הם לא מספר עצום, אבל החוקרים טוענים שהמספרים מסתכמים כאשר הטכנולוגיה מיושמת בקנה מידה. יש הרבה יישומים שבהם סוג זה של אנרגיה בלילה, מועט ככל שיהיה, יכול להועיל, במיוחד כאשר לוקחים בחשבון שלחלק ניכר מאוכלוסיית העולם עדיין אין גישה לחשמל מסביב לשעון.
וזו רק ההתחלה. Assawaworrarit אמר ל-Interesting Engineering שעם קצת עבודה ובתנאי מזג אוויר נוחים יותר, החוקרים יכולים להכפיל את כמות החשמל שיוצר המכשיר שלהם, והוסיפו שהמגבלה התיאורטית היא בערך וואט אחד או שניים למ ר.
החוקרים מאמינים שהמערכת יכולה להיות מאוד אטרקטיבית מבחינת עלות אם הם יכולים לגרום לה לייצר עד וואט למ ר.
עם זאת, יש עדיין כמה דרכים ללכת כדי שהמערכת תשיג יעילות כזו. כפי שזה נראה כעת, ד ר ג'ינלי לא מתרשם.
לדעתו, לפני שניתן יהיה להשתמש בטכנולוגיה בעולם האמיתי, מישהו יצטרך לעשות ניתוח אנרגטי טוב בשילוב עם הערכת טכנולוגיה ראשונית לשוק. יתרה מכך, הוא חושב שהעלות של גנרטורים תרמו-אלקטריים, בהשוואה לאמינותם ויעילותם, הופכת אותם להתאמה גרועה לשימוש עם תאים סולאריים.
"העלות של הכוח המצטבר [שנצבר] במקרה הזה כנראה לא שווה בסופו של דבר את העלות", סברה ד"ר ג'ינלי.
