Avots: cosmosmagazine.com
Dažādi pakāpeniskā indeksa stikla piramīdas izgatavošanas posmi: optiskā kontaktā ar saules bateriju piramīda pēdējā posmā (labajā apakšējā stūrī) absorbē un koncentrē lielāko daļu krītošās gaismas un šķiet tumša. Kredīts: Ņina Vaidja
Saules paneļiem būs liela nozīme turpmākajā ilgtspējīgā enerģijas ražošanā, taču tie vislabāk darbojas, kad saules gaisma tos skar tieši. Tā var būt problēma, ja saules gaismu izkliedē mākoņu sega vai saule iet virsū visas dienas garumā.
Daudzi saules bloki aktīvi griežas pret sauli, lai uzņemtu pēc iespējas vairāk enerģijas. Tas padara tos dārgākus un sarežģītākus būvēt un uzturēt nekā tos, kas paliek nekustīgi.
Bet kustassaules paneļinākotnē var nebūt nepieciešams, jo inženierzinātnieks ir izstrādājis ierīci, kas spēj uztvert 90 procentus no uz to krītošās gaismas – neatkarīgi no tās leņķa vai frekvences – un koncentrēt to trīsreiz spožākā.
Thepētījumiemir publicēts Microsystems & Nanoengineering.
"Tā ir pilnīgi pasīva sistēma — tai nav nepieciešama enerģija, lai izsekotu avotu, vai tai nav kustīgu daļu," saka pirmā autore Dr Ņina Vaidja, kura pabeidza pētījumu kā doktorantūras studente Stenfordas universitātē, ASV, un tagad ir asistente. astronautikas un kosmosa kuģu inženierijas profesors Sauthemptonas Universitātē, Apvienotajā Karalistē.
"Bez optiskā fokusa, kas pārvieto pozīcijas vai izsekošanas sistēmu vajadzības, gaismas koncentrēšana kļūst daudz vienkāršāka."
AGILE — aksiāli pakāpes indeksa objektīvs
Ierīci sauc AGILE, kas apzīmē aksiāli graduētu indeksu, un tā izskatās kā otrādi apgriezta stikla piramīda ar nogrieztu punktu.
Tas darbojas nedaudz līdzīgi kā apalielināmais stiklsvar fokusēt saules gaismu mazākā, gaišākā punktā saulainā dienā. Taču palielināmā stikla fokusa punkts pārvietojas tāpat kā saule, kas nav noderīgi, ja vēlaties visas dienas garumā koncentrēt saules gaismu noteiktā fotoelektriskās šūnas apgabalā.
Izmantojot AGILE, gaisma iekļūst plašajā, kvadrātveida augšdaļā no visiem leņķiem un tiek novadīta uz leju, lai koncentrētos tajā pašā pozīcijā apakšā, radot gaišāku vietu šaurajā pamatnē, kas atrodas uz fotoelementa.
"Mēs vēlējāmies radīt kaut ko tādu, kas uztver gaismu un koncentrē to tajā pašā pozīcijā, pat ja avots maina virzienu," skaidro Vaidja. "Mēs nevēlamies turpināt pārvietot savu detektoru vai saules bateriju vai pārvietot sistēmu pret avotu.
Vecākais autors Olavs Solgārds, Stenfordas elektrotehnikas profesors un Vaidjas doktora padomnieks, saka: "Ideālam AGILE ir tāds pats refrakcijas koeficients kā gaisam, un tas pakāpeniski kļūst augstāks – gaisma saliecas perfekti. gluda līkne.
"Bet praktiskā situācijā jums nebūs šī ideālā AGILE."
Tā vietā AGILE prototips ir izgatavots no tā dēvētā gradēta indeksa materiāla, kas sastāv no dažādiem stiklu slāņiem un polimēriem, kas dažādās pakāpēs saliek gaismu. Šie slāņi pakāpeniski maina ienākošās gaismas virzienu, līdz tā nonāk gandrīz vertikāli pret izvadi.
AGILE pāreja no teorijas uz realitāti
Viens no lielākajiem izaicinājumiem, veidojot AGILE prototipu, bija atrast un izveidot pareizos komerciāli pieejamos materiālus, kas varētu ielaist plašu gaismas spektru, ļaut tai iziet cauri un arvien vairāk saliekt to virzienā uz izvadi, vienlaikus ir savstarpēji savietojami. .
Piemēram, ja viens stikls, reaģējot uz karstumu, izplešas ar atšķirīgu ātrumu nekā cits, visa ierīce var saplaisāt. Materiāliem arī bija jābūt pietiekami izturīgiem, lai tos varētu apstrādāt formā un saglabātu izturību.
Prototipu malas ir arī atspoguļotas, lai gaisma, kas iet nepareizā virzienā, atgrieztos atpakaļ uz pamatni.
Šīs AGILE ierīces var uzstādīt slānī virsūsaules baterijas, aizstājot esošo iekapsulāciju, kas aizsargā saules blokus, un pat radītu vairāk vietas dzesēšanai un ķēdēm, kas darbotos starp atsevišķu ierīču šaurajām piramīdām.
"Lai varētu izmantot šos jaunos materiālus, šīs jaunās ražošanas metodes un jauno AGILE koncepciju, lai radītu labākus saules koncentratorus, ir bijis ļoti izdevīgi," secina Vaidja.
"Plaša un pieejamu tīras enerģijas pieejamība ir būtiska neatliekamo klimata un ilgtspējības problēmu risināšanas sastāvdaļa, un mums ir jākatalizē inženiertehniskie risinājumi, lai tas kļūtu par realitāti."
