Hybrid takenhet for å høste solenergi og passivt kjøle bygninger samtidig

I løpet av de siste årene, vi har fulgt med på en kjølesystem utviklet av et team ledet av professor Shanhui Fan ved Stanford University som trekker termisk varme fra en bygning og stråler den ut i rommet gjennom en prosess som kalles strålingskjøling – alt uten å kreve noen ekstern strømkilde. Nå har forskerne parret denne teknologien med et solcellepanel, designe et system med samme fotavtrykk på taket som kan generere elektrisitet og passivt avkjøle en bygning samtidig.

Klimaanlegg er store energisvin, og med de globale temperaturene på vei opp, vil problemet bare bli verre. Når vi så først på det radiative kjølesystemet utvikles av Fan og hans medarbeidere i 2013, det ble foreslått at de passive takpanelene kunne brukes i stedet for solcellepaneler som ble brukt til å generere elektrisitet for å drive AC-systemer, eller for å kjøle ned bygninger i områder utenfor nettet. Men nå har teamet funnet en enda bedre løsning, i en enhet med to formål som betyr at passiv kjøling ikke trenger å bety å ofre elektrisitetsproduksjon for takeiendom.

“Vi har bygget den første enheten som en dag kunne lage energi og spare energi, på samme sted og til samme tid, ved å kontrollere to vidt forskjellige egenskaper til lys,” sier Fan.

Hybridenheten har form av et dobbeltlags solcellepanel, med det øvre solvendte laget bestående av de samme halvledermaterialene som brukes på eksisterende solcellepaneler på taket, mens bunnlaget er laget av materialer som konverterer en bygnings termiske varme til en bestemt bølgelengde av infrarødt lys som er i stand til å passere direkte gjennom atmosfæren, slik at den kan stråle ut i rommet.

For å teste konseptets potensiale, teamet bygde en prototypeenhet med en diameter omtrent som en paiplate og monterte den på taket av en bygning på Stanford. Fordi prototypen ikke inkluderte et lag med metallfolie som normalt finnes i solceller, som ville ha forhindret det infrarøde lyset fra å slippe ut, det var ikke mulig å teste om enheten produserte strøm. derimot, det øverste laget, som absorberte sollys, nådde 24°C (43°F) over omgivelsestemperaturen, mens det strålingskjølende laget skjermet under falt til 29°C (52°F) under omgivelsestemperaturen.

“Dette viser at varme strålte opp fra bunnen, gjennom topplaget og ut i rommet,” sier Zhen Chen, som nå er professor ved Sørøst-universitetet i Kina, men som ledet eksperimentene som postdoktor i Fans laboratorium.

Etter å ha demonstrert kjøleegenskapene til systemet, teamet jobber nå med å designe solceller som ikke krever metallforinger, slik at en enkelt enhet både kan kjøle en bygning og generere elektrisitet.

Kilde: Og mens prototypen ble laget fra en form via en laserbearbeidingsprosess, av Darren Quick