Inžinieri, ktorí sa snažia o zvýšenie dostupnosti solárnej energie pre priemerného užívateľa, už dlho čelia hlavolamom. Solárne panely zachytávajú oveľa viac energie, keď sa môžu posunúť, aby sledovali pohyb slnka po oblohe. Avšak prístroje potrebné na premiestňovanie panelov sú drahé a vo všeobecnosti sú príliš ťažké na to, aby sa dali použiť na šikmé strechy.
Súvisiaci obsah
- Tento solárny článok môže vznášať na bubline
- USA by mohli prejsť na väčšinu obnoviteľnej energie bez potreby batérií
- Sledujte, ako sa tento kúsok papiera skladá a chodí preč
Vedci z University of Michigan si teraz požičali od kirigami, japonského umenia rezania papiera, aby vytvorili nový druh sledovacieho panela. Ploché plastové listy solárnych článkov sa delia laserom s malými rezmi. Po potiahnutí sa listy skrútia do troch rozmerov a ponúkajú vyvýšené povrchy otočené smerom k slnku.
„Máme tu substrát, ktorý je skutočne tenký. Je ľahký, nemusí byť naklonený veľkými oporami ani strojmi, “hovorí Max Shtein, docent na materiálovej vede a strojárstve na univerzite. "Všetko, čo musíte urobiť, je nejaký úsek."
Solárne články kirigami sú výsledkom spolupráce medzi tímom Shteina a papierenským umelcom Matthewom Shlianom. Shlian, ktorý je známy svojimi futuristicky vyzerajúcimi sochami vyrobenými z geometricky skladaného, skladaného a krájaného papiera, prišiel pred niekoľkými rokmi v Shteinovom laboratóriu a hľadal vedcov, s ktorými by mohli pracovať. On a Shtein to okamžite udreli. Pravidelne sa stretávali a snažili sa prísť na to, ako by mohli byť Shlianove skúsenosti s manipuláciou s plochými povrchmi využité v jednom z Shteinových projektov. Jedného dňa Shlian ukázal Shteinovi formu, s ktorou pracoval, kde je papier rozrezaný na malé štrbiny. Keď Shtein vytiahol konce, roztiahla sa do trojrozmernej siete.
"Myslel som, že" ah ha, bingo! "Spomína Shtein. To by bolo ideálne pre solárny panel.
Tím spustil simuláciu pomocou panelov kirigami na základe podmienok počas letného slnovratu v Arizone. Simulácia navrhla, že panel kirigami pracoval takmer rovnako ako konvenčný mechanicky poháňaný sledovací solárny panel a bol o 36 percent účinnejší ako stacionárny panel. Výsledky boli zverejnené v časopise Nature Communications .
Panely kirigami sú od používania spotrebiteľmi vzdialené roky - Shtein dúfa, že získa viac finančných prostriedkov na podporu projektu. Ale mohli by byť potenciálne lacnejšie ako bežné panely. Zatiaľ čo náklady na solárne moduly v priebehu rokov dramaticky klesli (podľa správy Medzinárodnej agentúry pre energiu z obnoviteľných zdrojov od roku 2009 približne o 75 percent), cena za inštaláciu zostala tvrdohlavo vysoká. Inštalácia panelov kirigami by sa pravdepodobne ľahšie inštalovala a vyžadovala by menej náročné vybavenie.
Projekt je stále v koncepčnej fáze; tím ešte nevytvoril funkčný prototyp panelu. Bude potrebné ďalšie testovanie, aby sa zistilo, či sú tenké a flexibilné solárne pláty dostatočne odolné na to, aby ich bolo možné každý deň v priebehu rokov ťahať do nových pozícií. Ak tím dúfa, že postaví panel schopný trvať 25 rokov, listy podľa odhadu Shteina budú musieť vydržať približne 25 000 pohybov.
„Môže to urobiť?“ Pýta sa Shtein. "Toľko sme netestovali."
Zatiaľ nie je jasné, aký mechanizmus by sa použil na roztiahnutie panelov, hoci by to bolo pravdepodobne oveľa ľahšie ako tradičné sledovače.
Rovnaký vzorec kirigami používaný na solárnych paneloch môže mať aplikácie ďaleko za hranicami slnečnej energie, hovorí Shtein. Je možné, že tento vzor by mohol byť užitočný v kamerách, v leteckom a automobilovom priemysle, hoci Shtein tvrdí, že nemá dostatok podrobností.
Origami, známy bratranec kirigami, sa používa na mnoho vedeckých a technických aplikácií, od stentov srdca po vzdušné zrkadlá až po airbagy do auta. Samotnú Kirigami vedci Cornell nedávno použili na výrobu malých ohýbateľných tranzistorov. Z rezu z grafénu (vrstvy uhlíkových atómov s hrúbkou jedného atómu) sa tranzistory mohli použiť na vytvorenie nanomachinov na ľubovoľné množstvo účelov.
