Høste vedvarende energi fra solen og det ydre rum på samme tid

Forskere ved Stanford University har for første gang demonstreret, at varme fra solen og kulde fra det ydre rum kan opsamles samtidigt med en enkelt enhed. Deres forskning, offentliggjort 8. november i tidsskriftet Joule , antyder, at enheder til høst af sol- og rumenergi ikke vil konkurrere om landplads og faktisk kan hjælpe hinanden med at fungere mere effektivt.

Vedvarende energi er i stigende grad populær som et økonomisk og effektivt alternativ til fossile brændstoffer, med solenergi topping diagrammer som den verdensomspændende favorit. Men der er en anden kraftfuld energikilde overhead, der kan udføre lige den modsatte funktion - det ydre rum.

"Det er almindeligt anerkendt, at solen er en perfekt varmekilde, naturen tilbyder mennesker på jorden, " siger Zhen Chen, undersøgelsens første forfatter, som er en tidligere postdoc-forsker ved Stanford i gruppen af ​​Shanhui Fan og i øjeblikket er professor ved Southeast University of China. "Det er mindre almindeligt anerkendt, at naturen også tilbyder mennesker det ydre rum som en perfekt køleplade."

Objekter afgiver varme som infrarød stråling - en form for lys, der er usynlig for det menneskelige øje. Det meste af denne stråling reflekteres tilbage til Jorden af ​​partikler i atmosfæren, men noget af det slipper ud i rummet, lader overflader, der udsender nok stråling inden for det infrarøde område, falde til under temperaturen i deres omgivelser. Radiativ køleteknologi reflekterer rigelige mængder infrarødt lys, leverer et alternativ til klimaanlæg, der ikke udleder drivhusgasser. Det kan også hjælpe med at forbedre solcelleeffektiviteten, som falder jo varmere solceller bliver - hvis bare de to teknologier kan eksistere fredeligt på samme tag.

Chen og hans kolleger udviklede en enhed, der kombinerer strålingskøling med solabsorptionsteknologi. Enheden består af en germanium solfanger oven på en radiativ køler med siliciumnitrid, silicium, og aluminiumslag indesluttet i et vakuum for at minimere uønsket varmetab. Både solfangeren og atmosfæren er gennemsigtige i det mellem-infrarøde område på 8-13 mikron, tilbyder en kanal for infrarød stråling fra den radiative køler til at passere igennem til det ydre rum. Holdet demonstrerede, at den kombinerede enhed samtidigt kan give 24°C i solvarme og 29°C i strålingskøling, med solabsorberen, der forbedrer strålingskølerens ydeevne ved at blokere for varme fra solen.

"På et tag, vi forestiller os en solcelle kan levere elektricitet, mens den radiative køler kan køle huset ned på varme sommerdage, " siger Chen.

Selvom denne teknologi ser lovende ud, Chen mener, at der stadig er masser af arbejde at gøre, før det kan skaleres op til kommerciel brug. Mens vakuumet, der omslutter enheden, kunne skaleres op med relativ lethed, det infrarøde gennemsigtige vindue lavet af zinkselenid er stadig for dyrt, og solfangeren og strålingskøleren kunne også designes af billigere højtydende materialer. Chen mener, at det også er vigtigt at teste brugen af ​​fotovoltaiske celler i stedet for en solfanger - en idé, som endnu ikke er blevet demonstreret. Men på trods af alle disse praktiske udfordringer, holdet mener, at denne forskning viser, at vedvarende energi har endnu mere tagpotentiale end tidligere antaget.

"Jeg tror, ​​at denne teknologi potentielt kan revolutionere den nuværende solcelleteknologi, " siger Chen. "Hvis vores koncept bliver demonstreret og opskaleret, fremtidens solcelle får to funktioner i én:elektricitet og køling."