Šaltinis: cosmosmagazine.com
Skirtingi graduoto indekso stiklo piramidės gamybos etapai: kai optiškai kontaktuoja su saulės elementu, piramidė paskutiniame etape (apatiniame dešiniajame kampe) sugeria ir sukoncentruoja didžiąją dalį krentančios šviesos ir atrodo tamsi. Kreditas: Nina Vaidya
Saulės baterijos vaidins svarbų vaidmenį ateityje gaminant tvarią energiją, tačiau jos geriausiai veikia, kai saulės šviesa patenka į jas tiesiogiai. Tai gali būti problema, kai saulės šviesą išsklaido debesų danga arba kai saulė teka viršum visą dieną.
Daugelis saulės masyvų aktyviai sukasi link saulės, kad gautų kuo daugiau energijos. Dėl to jie yra brangesni ir sudėtingesni statyti bei prižiūrėti, nei tie, kurie lieka nejudantys.
Bet judasaulės elementaiateityje gali ir neprireikti, nes inžinierius sukonstravo įrenginį, kuris gali užfiksuoti 90 procentų ant jo krentančios šviesos – nepriklausomai nuo jos kampo ar dažnio – ir sukoncentruoti ją taip, kad ji būtų tris kartus ryškesnė.
Thetyrimaibuvo paskelbtas Microsystems & Nanoengineering.
„Tai visiškai pasyvi sistema – jai nereikia energijos, kad būtų galima sekti šaltinį ar turėti judančių dalių“, – sako pirmoji autorė dr. Nina Vaidya, kuri studijas baigė kaip doktorantė Standfordo universitete, JAV, o dabar yra asistentė. astronautikos ir erdvėlaivių inžinerijos profesorius Sautamptono universitete, JK.
„Be optinio fokusavimo, perkeliančio pozicijas ar stebėjimo sistemų poreikio, šviesos koncentravimas tampa daug paprastesnis.
AGILE – ašiniu laipsniu indeksuojamas objektyvas
Įrenginys vadinamas AGILE, kuris reiškia ašinį indeksinį objektyvą, ir atrodo kaip apverstas stiklo piramidė su nupjautu tašku.
Tai veikia šiek tiek panašiai kaip apadidinamasis stiklasSaulėtą dieną gali sutelkti saulės šviesą į mažesnį, ryškesnį tašką. Tačiau didinamojo stiklo židinio taškas juda kaip saulė, o tai nėra naudinga, kai visą dieną norite sutelkti saulės šviesą į tam tikrą fotovoltinės elemento sritį.
Naudojant AGILE šviesa patenka į platų kvadratinį viršų iš visų kampų ir nukreipiama žemyn, kad sutelktų dėmesį į tą pačią vietą apačioje – sukuriama šviesesnė vieta siaurame pagrinde, kuris yra ant fotovoltinės elemento viršaus.
„Norėjome sukurti kažką, kas imtų šviesą ir sutelktų ją toje pačioje vietoje, net kai šaltinis keičia kryptį“, – aiškina Vaidya. „Mes nenorime nuolat judinti savo detektoriaus ar saulės elemento arba perkelti sistemos į šaltinį.
Vyresnysis autorius Olavas Solgaardas, Stanfordo elektrotechnikos profesorius ir Vaidya patarėjas doktorantūros srityje, sako: „Idealus AGILE turi tą patį lūžio rodiklį, kaip ir oras, ir jis palaipsniui didėja – šviesa lenkia tobulai. lygi kreivė.
"Tačiau praktiškoje situacijoje jūs neturėsite idealaus AGILE."
Vietoj to, AGILE prototipas yra pagamintas iš vadinamosios rūšiuotos indekso medžiagos, kurią sudaro skirtingi stiklų sluoksniai ir polimerai, kurie įvairiu laipsniu išlenkia šviesą. Šie sluoksniai palaipsniui keičia įeinančios šviesos kryptį, kol ji patenka beveik vertikaliai link išvesties.
AGILE perėjimas nuo teorijos prie realybės
Vienas iš didžiausių iššūkių kuriant AGILE prototipą buvo rasti ir sukurti tinkamas komerciškai prieinamas medžiagas, kurios galėtų prasiskverbti į platų spektrą šviesos, leisti jai prasiskverbti ir vis labiau lenkti link išvesties – kartu suderinamos viena su kita. .
Pavyzdžiui, jei vienas stiklas išsiplėtė reaguodamas į šilumą kitokiu greičiu nei kitas, visas prietaisas gali įskilti. Medžiagos taip pat turėjo būti pakankamai tvirtos, kad būtų suformuotos į formą ir išliktų patvarios.
Prototipų šonai taip pat yra veidrodiniai, kad būtų nukreipta bet kokia neteisinga kryptimi nukreipta šviesa atgal į pagrindą.
Šiuos AGILE įrenginius galima įdiegti sluoksniu ant viršaussaulės elementų, pakeisdamas esamą kapsulę, saugančią saulės matricas, ir netgi atsirastų daugiau erdvės aušinimui ir grandinėms, kurios galėtų veikti tarp atskirų įrenginių siaurėjančių piramidžių.
„Labai naudinga naudoti šias naujas medžiagas, šiuos naujus gamybos būdus ir naują AGILE koncepciją kuriant geresnius saulės koncentratorius“, – apibendrina Vaidya.
„Gausi ir įperkama švari energija yra gyvybiškai svarbi sprendžiant neatidėliotinas klimato ir tvarumo problemas, todėl turime katalizuoti inžinerinius sprendimus, kad tai taptų realybe.
