7ος χρόνος, ημέρα 2099η
Σάββατο, 31 Ιουλίου 2021

Φωτοβολταϊκά παράθυρα και νέα κτίρια, νησίδες ενέργειας

Φωτοβολταϊκά παράθυρα και νέα κτίρια, νησίδες ενέργειας
Shutterstock

Ας φανταστούμε μια πόλη όπου τα παράθυρα των κτιρίων σχηματίζουν μια θάλασσα από γυαλί. Μόνο που το γυαλί αυτό συλλέγει σιωπηρά ενέργεια από κάθε συχνότητα του μη ορατού φάσματος του φωτός. Σε αυτή την περίπτωση κάθε κτίριο, μικρό ή μεγάλο, παύει να είναι ένα απλό αρχιτεκτονικό δημιούργημα και μετατρέπεται σε αυτόνομη νησίδα ενέργειας.

Αυτό είναι το σχέδιο της αυστραλιανής ClearVue Technologies, η οποία διαθέτει πλέον στην αγορά ένα ολοκληρωμένο ηλιακό παράθυρο 3,5 x 1,6 μέτρων που μπορεί να συλλέξει φως με απόδοση 3,3% και διαπερατότητα 70%. Αυτό μεταφράζεται σε παραγωγή ενέργειας τουλάχιστον 30 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο.

Τα φωτοβολταϊκά παράθυρα απασχολούν τους μηχανικούς τις τελευταίες δεκαετίες. Η πρόκληση με την οποία έρχονται αντιμέτωποι δεν είναι απλή, αφού ένα παράθυρο του είδους θα πρέπει αφενός να απορροφά μη ορατές ακτίνες φωτός, όπως το φάσμα υπεριώδους ακτινοβολίας, αφετέρου να επιτρέπει στην ακτινοβολία του ορατού φάσματος να περνά στο εσωτερικό του κτιρίου. Σε διαφορετική περίπτωση δεν έχουμε να κάνουμε με παράθυρο, αλλά με τυπικό φωτοβολταϊκό πάνελ.

Η καινοτομία της ClearVue Technologies έχει να κάνει με την ενσωμάτωση κβαντικών κουκίδων μέσα στο γυαλί. Πρόκειται για νανοσωματιδία ικανά να απορροφούν το ηλιακό φως του ήλιου και στη συνέχεια να το εκπέμπουν ξανά μέσα στο παράθυρο, σε διαφορετικό μήκος κύματος.

Σχηματική αναπαράσταση της παραγωγής ενέργειας σε ένα φωτοβολταϊκό παράθυρο/Πηγή: ClearVue Technologies

Το πρώτο μέρος αυτής της διαδικασίας, η απορρόφηση, ονομάζεται «κβαντική απόδοση». Χοντρικά, έχει να κάνει με το ποσοστό των φωτονίων που εκπέμπουν τα νανοσωματίδια σε σχέση με το πόσο απορροφούν. Όσο υψηλότερος ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερη απόδοση.

Το δεύτερο «καθήκον» των νανοσωματιδίων είναι να εκπέμπουν εκ νέου το δεσμευμένο φως, αλλά σε διαφορετικό μήκος κύματος, φαινόμενο γνωστό ως «μετατόπιση stokes». Και πάλι, όσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση stokes, τόσο υψηλότερη η απόδοση.

Το τελικό εκπεμπόμενο φως είναι αυτό που θα πυροδοτήσει την παραγωγή ενέργειας.

Η ClearVue Technologies απέχει πολύ από τo να είναι η μόνη εταιρεία στον κόσμο που αναπτύσσει φωτοβολταϊκά παράθυρα. Επίσης, η τεχνολογία που χρησιμοποιεί εκτός από πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Η απόδοση μετατροπής της ηλιακής σε ηλεκτρική ενέργεια είναι 3,3% και αναμένεται να φτάσει στο 5% μέσα στους επόμενους 18 μήνες. Ενδεικτικά, ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν έχει πετύχει ρεκόρ απόδοσης 8,1% αλλά με διαπερατότητα φωτός μόλις στο 43,3%. Στην πραγματικότητα, αυτό σημαίνει ημιφωτεινό περιβάλλον εντός των κτιρίων.

Το μεγάλο, όμως, πλεονέκτημα της ClearVue Technologies είναι ότι προσφέρει ένα έτοιμο προς τοποθέτηση και χρήση προϊόν, όπως τουλάχιστον υποστηρίζει.

Ένα «τζάμι» που μπορεί να ενσωματωθεί σε μικρά κτίρια, ουρανοξύστες, στάσεις λεωφορείων, αεροδρόμια και θερμοκήπια. Πρακτικά όπου υπάρχει γυαλί…