Inginerii care încearcă să facă energia solară mai accesibilă pentru utilizatorii obișnuiți s-au confruntat de mult cu o conundru. Panourile solare captează mult mai multă energie atunci când se pot deplasa pentru a urmări mișcarea soarelui pe cer. Dar aparatele necesare pentru a muta panourile sunt scumpe și sunt, în general, prea grele pentru a fi utilizate pe acoperișurile înclinate.
Continut Asemanator
- Această celulă solară poate pluti pe o bulă
- SUA ar putea trece la cea mai mare energie regenerabilă, fără baterii necesare
- Urmăriți această bucată de hârtie se pliază în sus și merge departe
Acum, cercetătorii de la Universitatea din Michigan au împrumutat de la kirigami, arta japoneză a tăierii de hârtie, pentru a realiza un nou tip de panou de urmărire. Foile plate de plastic ale celulelor solare sunt obținute cu tăieturi mici folosind un laser. Când sunt trase, foile se răsucesc în trei dimensiuni, oferind suprafețe ridicate pentru a face față direcției soarelui.
„Aici avem un substrat, care este foarte subțire. Este ușor, nu trebuie înclinat cu suporturi sau mașini mari ”, spune Max Shtein, profesor asociat de știință și inginerie a materialelor la universitate. „Tot ce trebuie să faci este să-l întinzi.”
Celulele solare kirigami sunt rezultatul unei colaborări între echipa lui Shtein și artistul de hârtie Matthew Shlian. Shlian, care este cunoscut pentru sculpturile sale cu aspect futurist, realizate din hârtie împăturită geometric, plisată și feliată, a venit în urmă cu câțiva ani de laboratorul lui Shtein, în căutarea oamenilor de știință cu care să lucreze. El și Shtein au lovit-o imediat. S-ar întâlni în mod regulat, încercând să descopere modul în care expertiza lui Shlian cu manipularea suprafețelor plane ar putea fi folosită în unul dintre proiectele lui Shtein. Apoi, într-o zi, Shlian i-a arătat lui Shtein o formă cu care lucrase, unde o hârtie este tăiată cu fante mici. Când Shtein a tras pe capete, s-a extins într-o plasă tridimensională.
„M-am gândit„ ah ha, bingo! ”, Își amintește Shtein. Acest lucru ar fi perfect pentru un panou solar.
Echipa a efectuat o simulare folosind panourile de kirigami, pe baza condițiilor din timpul solstițiului de vară din Arizona. Simularea a sugerat că panoul kirigami funcționa aproape la fel de bine ca un panou solar de urmărire mecanic convențional și era cu 36% mai eficient decât un panou staționar. Rezultatele au fost raportate în revista Nature Communications .
Panourile kirigami sunt la mai mulți ani de consumul - Shtein speră să obțină mai multe finanțări pentru a continua proiectul. Dar acestea ar putea fi mai ieftine decât panourile convenționale. În timp ce costul modulelor solare a scăzut dramatic de-a lungul anilor (aproximativ 75 la sută din 2009, potrivit unui raport al Agenției Internaționale pentru Energie Regenerabilă), prețul instalației a rămas încăpățânat ridicat. Panourile kirigami ar fi probabil mai ușor de instalat și ar necesita echipamente mai puțin grele.
Proiectul este încă în stadiul conceptual; echipa nu a creat încă un prototip de lucru al panoului. Va fi nevoie de teste suplimentare pentru a vedea dacă foile solare subțiri și flexibile sunt suficient de durabile pentru a putea fi introduse zilnic pe poziții noi pe o perioadă de ani. Dacă echipa speră să construiască un panou capabil să dureze 25 de ani, foile, conform estimării lui Shtein, vor trebui să reziste la aproximativ 25.000 de mișcări.
„Se poate face asta?”, Îl întreabă Shtein. „Nu l-am testat atât de mult”.
De asemenea, nu este încă clar ce fel de mecanism ar fi folosit pentru a întinde panourile, deși probabil că ar fi mult mai ușor decât trackerele tradiționale.
Același model de kirigami folosit pe panourile solare poate avea aplicații mult peste energia solară, spune Shtein. Este posibil ca modelul să poată fi util în camerele foto și în industria aerospațială și auto, deși Shtein spune că nu are libertatea de a oferi prea multe detalii.
Origami, vărul cel mai cunoscut al kirigami, a fost folosit pentru multe aplicații științifice și tehnice, de la stenturi cardiace la oglinzi aerospațiale, până la airbag-urile auto. Kirigami în sine a fost folosit recent de cercetătorii Cornell pentru a face tranzistoare minuscule și îndoite. Tăiate din grafen (foi de carbon cu un atom de grosime), tranzistoarele pot fi folosite pentru a crea nanomacine pentru orice număr de scopuri.
