Инженерите, които се опитват да направят слънчевата енергия по-достъпна за обикновения потребител, отдавна са изправени пред главоблъсканица. Слънчевите панели улавят много повече енергия, когато могат да се изместят, за да следват движението на слънцето по небето. Но апаратите, необходими за преместване на панелите, са скъпи и като цяло са твърде тежки, за да се използват на наклонени покриви.
Свързано съдържание
- Тази слънчева клетка може да плава върху балон
- САЩ може да преминат към предимно възобновяема енергия, без да са необходими батерии
- Гледайте този лист хартия, който се сгъва и тръгва
Сега изследователи от Мичиганския университет са взели назаем от киригами, японското изкуство за рязане на хартия, за да направят нов вид панел за проследяване. Плоските пластмасови листове от слънчеви клетки се оценяват с малки разрези с помощта на лазер. Когато се издърпат, чаршафите се отварят в три измерения, предлагайки повдигнати повърхности, за да се обърнат към посоката на слънцето.
„Тук имаме субстрат, който е наистина тънък. Той е лек, не е необходимо да се накланя с големи опори или машини “, казва Макс Штейн, доцент по материалознание и инженерство в университета. "Всичко, което трябва да направите, е да го разтегнете."
Слънчевите клетки на kirigami са резултат от сътрудничество между екипа на Shtein и художника на хартия Матю Шлиан. Шлиан, който е известен със своите футуристично изглеждащи скулптури, направени от геометрично сгъната, плисирана и нарязана хартия, беше дошъл в лабораторията на Штейн преди няколко години, търсейки учени, с които да работи. Той и Штейн го удариха веднага. Те щяха да се срещат редовно, опитвайки се да разберат как експертният опит на Shlian в манипулирането на плоски повърхности може да се използва в един от проектите на Shtein. Тогава един ден Шлиан показа на Штейн форма, с която работеше, където хартия е нарязана с малки прорези. Когато Штейн дръпна по краищата, тя се разшири в триизмерна мрежа.
„Мислех си„ ах, бинго! “- спомня си Штейн. Това би било идеално за соларен панел.
Екипът проведе симулация, използвайки панелите kirigami, базирани на условията по време на лятното слънцестоене в Аризона. Симулацията предположи, че панелът kirigami работи почти толкова добре, колкото и конвенционалният механично проследяващ слънчев панел и беше 36 процента по-ефективен от стационарен панел. Резултатите са докладвани в списанието Nature Communications .
Панелите за киригами са на години далеч от употреба на потребителите - Штейн се надява да получи повече финансиране за по-нататъшния проект. Но те потенциално могат да бъдат по-евтини от конвенционалните панели. Въпреки че цената на слънчевите модули е намаляла драстично през годините (около 75 процента от 2009 г. насам, според доклад на Международната агенция за възобновяема енергия), цената на инсталацията остава упорито висока. Панелите kirigami вероятно ще бъдат по-лесни за инсталиране и изискват по-малко тежко оборудване.
Проектът все още е в идеен етап; екипът все още не е създал работещ прототип на панела. Ще са необходими допълнителни тестове, за да се провери дали тънките, гъвкави слънчеви листове са достатъчно издръжливи, за да могат да се теглят на нови позиции ежедневно за период от години. Ако екипът се надява да изгради панел, способен да издържи 25 години, листовете, по преценка на Штейн, ще трябва да издържат на около 25 000 движения.
„Може ли това?“, Пита Штейн. "Не сме го тествали толкова много."
Също така все още не е ясно какъв механизъм ще бъде използван за разтягане на панелите, въпреки че той вероятно ще бъде много по-лек от традиционните тракери.
Същият модел на киригами, използван на слънчевите панели, може да има приложения далеч извън слънчевата енергия, казва Штейн. Възможно е моделът да е полезен в камерите и в авиокосмическата и автомобилната индустрия, въпреки че Штейн казва, че не може да даде много подробности.
Оригами, по-известният братовчед на киригами, е използван за много научни и технически приложения - от сърдечни стентове до аерокосмически огледала до въздушни възглавници за автомобили. Самата Киригами наскоро беше използвана от изследователи на Корнел за направата на миниатюрни, огъващи се транзистори. Изрязани от графен (листове с въглерод с дебелина един атом), транзисторите могат да бъдат използвани за създаване на наномашини за произволен брой цели.
