Inženirji, ki poskušajo sončno energijo narediti bolj dostopno za povprečnega uporabnika, se že dolgo srečujejo z zagonetko. Sončni paneli zajamejo veliko več energije, ko se lahko premikajo, da bi spremljali gibanje sonca po nebu. Toda naprave, potrebne za premikanje plošč, so drage in so na splošno pretežke za uporabo na poševnih strehah.
Sorodne vsebine
- Ta sončna celica lahko plava na mehurčku
- ZDA lahko preidejo na večinoma obnovljivo energijo, brez baterij
- Oglejte si ta kos papirja in ga odložite
Zdaj so si raziskovalci z univerze v Michiganu izposodili iz kirigamija, japonske umetnosti rezanja papirja, za izdelavo nove vrste sledilne plošče. Ploske plastične plošče sončnih celic se z laserjem razrežejo z majhnimi kosi. Ko se listi povlečejo, se odprejo v tri dimenzije, ki ponujajo dvignjene površine, da se obrnejo proti sončni smeri.
"Tu imamo podlago, ki je res tanka. Je lahka, zato je ni treba nagibati z velikimi nosilci ali stroji, «pravi Max Shtein, izredni profesor znanosti o materialih in tehniki na univerzi. "Vse kar morate storiti je, da ga nekako raztegnete."
Sončne celice kirigami so rezultat sodelovanja med Shteinovo ekipo in umetnikom iz papirja Matthewom Shlianom. Shlian, znan po svojih futuristično videti skulpture, narejene iz geometrijsko zloženega, nagubanega in narezanega papirja, je pred nekaj leti prišel v Shteinov laboratorij in iskal znanstvenike, s katerimi bi sodeloval. On in Shtein sta ga zadela takoj. Redno so se srečevali in poskušali ugotoviti, kako bi lahko Shlianovo znanje pri ravnanju z ravnimi površinami uporabili pri enem od Shteinovih projektov. Potem je Shlian nekega dne pokazal Shteinu obliko, s katero je delal, kjer je papir narezan z majhnimi režami. Ko se je Shtein potegnil na konce, se je razširil v tridimenzionalno mrežo.
"Mislil sem" ah, bingo! "" Se spominja Shtein. To bi bilo kot nalašč za sončno ploščo.
Skupina je vodila simulacijo z uporabo plošč kirigami, ki temeljijo na pogojih med poletnim solsticijom v Arizoni. Simulacija je nakazovala, da je kirigami plošča delovala skoraj tako kot običajna mehanska naprava za sledenje sončne plošče in bila je 36 odstotkov bolj učinkovita kot stacionarna plošča. O rezultatih so poročali v reviji Nature Communications .
Plošče kirigami so dolga leta oddaljene od potrošniške uporabe - Shtein upa, da bo dobil več sredstev za nadaljnji projekt. Lahko pa bi bili lahko cenejši od običajnih plošč. Medtem ko so se stroški solarnih modulov z leti dramatično znižali (približno 75 odstotkov od leta 2009 po poročilu Mednarodne agencije za obnovljivo energijo), je cena namestitve trdovratno visoka. Plošče kirigami bi bilo verjetno lažje namestiti in zahtevati manj težko opremo.
Projekt je še vedno v idejni fazi; ekipa še ni ustvarila delujočega prototipa plošče. Potrebna bodo dodatna testiranja, da bomo ugotovili, ali so tanke, prožne sončne plošče dovolj trpežne, da jih lahko vsakodnevno vlečemo v nove položaje. Če si ekipa upa sestaviti ploščo, ki bi lahko trajala 25 let, bodo morali listi, po Šteinovi oceni, zdržati približno 25.000 premikov.
"Ali to zmore?" Vpraša Shtein. "Nismo ga toliko preizkusili."
Prav tako še ni jasno, kakšen mehanizem bi uporabil za raztezanje plošč, čeprav bi bil verjetno veliko lažji od običajnih sledilcev.
Shtein pravi, da ima enak vzorec kirigami na sončnih panelih tudi aplikacije, ki presegajo sončno energijo. Možno je, da bi bil vzorec uporaben pri kamerah, letalski in vesoljski in avtomobilski industriji, čeprav Shtein pravi, da ne more dati veliko podrobnosti.
Origami, kirigamijev bolj znan bratranec, je bil uporabljen za številne znanstvene in tehnične namene, od srčnih stentov do vesoljskih ogledal do avtomobilskih zračnih blazin. Kirigami so nedavno Cornellovi raziskovalci uporabili za izdelavo drobnih upogljivih tranzistorjev. Tranzistorji bi bili lahko narejeni iz grafena (listov ogljika debelega enega atoma) za ustvarjanje nanomobilin za poljubne namene.
