У сонячних панелей є один істотний недолік — вони погано працюють при перегріві. Однак інженери, схоже, знайшли вихід з цієї ситуації.
Сьогодні у всьому світі циркулює понад 600 гігаватів сонячної енергії, що забезпечує 3% світового попиту на електроенергію. Очікується, що цей потенціал збільшиться в п’ять разів протягом наступного десятиліття. Більшість компаній використовує кремній для перетворення сонячного світла в електрику. Але типові кремнієві елементи перетворюють тільки 20% енергії Сонця, яка потрапляє в них. Залишкова ж частина перетворюється в тепло, яке може нагрівати панелі до 40° C. І з кожним градусом температури вище 25° C ефективність панелі падає. В області, де інженери борються за підвищення ефективності перетворення енергії на 0,1%, навіть збільшення на 1% було б економічним благом — про це розповів Чжоу Юн, вчений з Університету науки і технології Хуажонг.
Десятиліттями дослідники довели, що охолодження сонячних батарей водою може забезпечити чималу вигоду. Сьогодні деякі компанії навіть продають системи з водяним охолодженням. Але ці установки вимагають наявності достатньої кількості води, резервуарів, труб і насосів. Це мало корисно в посушливих регіонах і в країнах з невеликою інфраструктурою.
Однак рішення прийшло у вигляді пристрою для збору атмосферної води. За останні роки дослідники створили матеріали, які можуть поглинати водяну пару з повітря і конденсувати її в рідку воду, придатну для пиття. Одним з кращих серед подібних матеріалів є гель, який активно поглинає водяну пару вночі, коли повітря прохолодне, а вологість висока. Сам гель являє собою суміш вуглецевих нанотрубок в полімерах з сіллю хлориду кальцію, який притягує воду. Він змушує пари конденсуватися в краплі, які утримуються всередині речовини. Коли настає день і температура підвищується, гель починає виділяти вологу у формі пара. Але якщо цей матеріал покритий прозорим пластиком, випущений пар вловлюється, конденсується назад в рідку воду і стікає в контейнер для зберігання — все гранично просто і зручно.
Ван Пен, інженер-еколог з Гонконзького політехнічного університету, і його колеги подумали про інше використанні конденсованої води: охолоджувати з її допомогою сонячні батареї. Для цього дослідники притиснули лист гелю товщиною в 1 сантиметр до нижньої сторони стандартної кремнієвої сонячної панелі. Їхня ідея полягала в тому, що протягом дня гель буде відводити тепло від панелі, щоб випаровувати воду, яку він добув з повітря минулої ночі, випаровуючи її через нижню частину. Випаровування будуть охолоджувати сонячну панель точно так само, як піт , який випаровується зі шкіри, охолоджує наше тіло.
Дослідники виявили, що кількість гелю, якого вони потребували, залежало насамперед від вологості навколишнього середовища. В пустельному середовищі з вологістю 35% сонячної панелі площею 1 квадратний метр потрібно 1 кілограм гелю для її охолодження, в той час як для області з вологістю 80% потрібно всього 0,3 кілограма гелю на квадратний метр панелі.
Результат вражає в будь-якому випадку: температура охолоджуваної водою сонячної панелі впала на цілих 10° C. При цьому вироблення електроенергії охолоджуваними панелями збільшилася в середньому від 15% до 19%. Під час тесту на відкритому повітрі з’ясувалося, що вітер також посилює охолоджуючий ефект, про що Ван і його колеги повідомляють в журналі Nature Sustainability.
Натхнення: www.popmech.ru