Солнечные панели были провозглашены одной из самых важных энергетических технологий нашего времени за их способность теоретически производить бесконечное количество энергии. Но солнечные батареи работают только днем, да и то только в том случае, если на них достаточно солнца для преобразования в электричество. Что ж, теперь есть новый вид панели, и он вполне может решить эту проблему.
Эта новая технология называется анти-солнечной панелью, и она не поглощает солнечное тепло для превращения в электричество. Вместо этого эти панели улавливают тепло, которое Земля излучает в атмосферу ночью, когда она охлаждается и, в свою очередь, излучает его. Это излучаемое тепло затем используется для производства электроэнергии с помощью термоэлектрического генератора.
Термоэлектрические генераторы работают за счет преобразования тепла в электричество с использованием явления, называемого эффектом Зеебека: разница в температуре в двух разных проводниках или полупроводниках приводит к разнице между их напряжениями, создавая электрический потенциал. Группа ученых из Стэнфордского университета использовала это явление для генерации 2,2 Вт электроэнергии на квадратный метр против солнечных батарей в крыше проверки концепции.
2,2 Вт на квадратный метр панелей могут показаться не такими уж большими, но важно отметить, что это электричество было произведено, строго говоря, без внешнего источника энергии или батареи. По словам ученых, которые разработали доказательную концепцию, анти-солнечные панели можно использовать для освещения городов в ночное время по невысокой цене.
Однако это не первый антисолнечный проект. Ранее в этом году СМИ сообщили о работе исследователя из Калифорнийского университета в Дэвисе, который разработал клетки, которые улавливали тепло Земли и излучали его в небо, используя тот же процесс радиационного охлаждения, в результате которого тела теряют тепло, испуская инфракрасное излучение.
«Обычный солнечный элемент вырабатывает энергию, поглощая солнечный свет, что вызывает появление напряжения на устройстве и протекание тока. В этих новых устройствах вместо этого излучается свет, а ток и напряжение идут в противоположном направлении, но вы все равно генерируете энергию», — сказал исследователь Джереми Мандей в февральском заявлении. «Приходится использовать разные материалы, но физика такая же».
Что, возможно, даже лучше, так это то, что, по словам Мандэя, такие панели можно было использовать и в течение дня, если они были направлены от солнца. Другими словами, антисолнечные панели теоретически могут работать круглосуточно, что устранило бы один из самых больших недостатков солнечных панелей: их зависимость от наличия солнечного света.
И теперь ученые из Стэнфорда хвастаются, что их противосолнечные панели намного эффективнее старых экспериментов с радиационным охлаждением, способные производить до 120 раз больше энергии. Однако Мандей сообщает, что его панели могут производить 50 ватт на квадратный метр.
«Этот результат значительно выше, чем предыдущие опубликованные результаты, и указывает на потенциальную применимость сбора электроэнергии в ночное время», — написали они в своей статье.
Они также отметили, что термоэлектрический генератор составляет лишь крошечную часть всей установки, что означает, что его можно легко масштабировать.
Антисолнечные панели могут быть отличной идеей для мест, где много солнечного света, потому что даже без него в атмосфере присутствует тепло, которое может улавливаться панелями и излучаться как инфракрасный свет, который, в свою очередь, используется генератор энергии. Однако пока все это в основном теория.
«Мы работаем над созданием высокоэффективных и устойчивых источников освещения, которые могут предоставить каждому, в том числе в развивающихся и сельских районах, доступ к надежным и устойчивым недорогим источникам энергии для освещения», — заявили исследователи из Стэнфорда.
Если обещание антисолнечной технологии материализуется, она предложит способ обойти накопление энергии на батареях, которое, хотя затраты и падают, все еще является довольно дорогостоящим аспектом надежной возобновляемой энергии. Однако, похоже, что применение антисолнечных элементов относительно ограничено, поскольку в обоих исследованиях они упоминаются как источник электричества для освещения.
Действительно, потенциал этой новой технологии кажется ограниченным: даже панели Мандэя могут генерировать только четверть того, что генерируют обычные солнечные панели, и, отмечает он, эти солнечные панели являются результатом десятилетий исследований и разработок, в то время как анти-солнечные панели только зарождаются.
Однако, если это будет продвигаться в достаточной степени, сможет способствовать развитию возобновляемой энергии: анти-солнечные панели могут быть установлены на промышленных объектах и работать на отработанном тепле промышленных процессов, производя чистую энергию и способствуя сильно раздутой углеродной нейтральности промышленной деятельности. Или они могут быть просто установлены на крыше, как обычные солнечные батареи, но способны вырабатывать электричество 24/7.
