Οι ουρανοξύστες θα παράγουν τη δική τους ενέργεια με διαφανείς ηλιακές κυψέλες.

Κοιτώντας τους γυαλιστερούς ουρανοξύστες μπορεί κανείς να δει το αναξιοποίητο δυναμικό τους.

Τα σπίτια και τα κτίρια γραφείων αντιπροσωπεύουν το 75% της χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες και το 40% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Τα παράθυρα που έχουν μεγάλες απώλειες ενέργειας, αποτελούν μεγάλο μέρος του προβλήματος.

«Οτιδήποτε μπορούμε να κάνουμε για να το μετριάσουμε αυτό, θα έχει πολύ μεγάλο αντίκτυπο», λέει ο Wheeler, ειδικός στον τομέα της ηλιακής ενέργειας στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο Golden του Κολοράντο.

Μια σειρά πρόσφατων ευρημάτων δείχνει να οδηγεί σε μια λύση: Μετατροπή των παραθύρων σε ηλιακούς συλλέκτες.

Στο παρελθόν, οι ειδικοί επιστήμονες υλικών είχαν δοκιμάσει να ενσωματώσουν φωτοβολταϊκό φιλμ στα παράθυρα. Αλλά αυτά τα "ηλιακά" παράθυρα έτειναν να έχουν μια κοκκινωπή ή καστανή απόχρωση που οι αρχιτέκτονες και σχεδιαστές χώρου δεν την θεωρούσαν ιδιαίτερα αισθητικά αποδεκτή.

Ήρθαν, όμως, νέες τεχνολογίες ηλιακών επιφανειών για παράθυρα, οι οποίες μπορούν και απορροφούν σχεδόν αποκλειστικά αόρατο υπεριώδες ή υπέρυθρο φως. Αυτό αφήνει το γυαλί καθαρό, ενώ παράλληλα "μπλοκάρει" με την απορρόφηση, την υπεριώδη και την υπέρυθρη ακτινοβολία που συνήθως διαπερνάει τους υαλοπίνακες, μεταφέροντας, η δεύτερη ανεπιθύμητη θερμότητα.

Επιτυγχάνοντας μείωση της μεταφοράς θερμότητας και ταυτόχρονα παραγωγή ενέργειας, τα παράθυρα αποκτούν  «τεράστιες προοπτικές», λέει ο Wheeler, όπως για παράδειγμα ένα μεγάλο κτίριο γραφείων θα μπορούσε να  καλύψει μόνο του τις ενεργειακές του ανάγκες.

Οι περισσότερες ηλιακές κυψέλες, όπως οι κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου που κυριαρχούν στη βιομηχανία, θυσιάζουν τη διαφάνεια για να μεγιστοποιήσουν την αποτελεσματικότητα, δηλαδή το ποσοστό της ενέργειας ηλιακού φωτός που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Οι καλύτερες κυψέλες πυριτίου έχουν απόδοση 25%. Εν τω μεταξύ, μια νέα κατηγορία αδιαφανών υλικών ηλιακών κυψελών, που ονομάζονται perovskites, είναι αρκετά κοντά στο πυρίτιο με μέγιστη απόδοση 22%. Όχι μόνο τα perovskites είναι φθηνότερα από το πυρίτιο, αλλά μπορούν επίσης  να απορροφούν συγκεκριμένες συχνότητες φωτός, "παίζοντας" με την χημική τους σύνθεση.

Αυτή την εβδομάδα στο Joule, μια ομάδα με επικεφαλής τον Richard Lunt, χημικό μηχανικό από το Michigan State University στο East Lansing, αναφέρει ότι "παίζοντας" με τη χημική σύνθεση και άρα τις συχνότητες του φάσματος, ανέπτυξε μια κυψέλη perovskite solar που εμποδίζει την υπεριώδη ακτινοβολία κι έχει απόδοση 0,5%.

Πολύ χαμηλή μεν, αλλά αρκετή για να λειτουργήσει μια άλλη τεχνολογία που σκιάζει το παράθυρο κατά βούληση και μειώνει το θερμικό φορτίο. Ο Lunt πιστεύει ότι σε λίγα χρόνια θα έχουν φτάσει την απόδοση σε 4% και έτσι θα μπορεί να καλύπτει τον φωτισμό ή τον κλιματισμό.

Παράλληλα η ίδια ομάδα αναφέρει ότι δουλεύοντας στην άλλη πλευρά του φάσματος, έχει δημιουργήσει διαφανείς κυψέλες απορρόφησης υπέρυθρου φωτός, χρησιμοποιώντας "οργανικά" φωτοβολταϊκά -σάντουιτς λεπτής μεμβράνης οργανικών ημιαγωγών και μετάλλων που έχουν απόδοση 5% και εκτιμούν ότι μπορούν στο άμεσο μέλλον να πιάσουν απόδοση μέχρι 20%.

Ο Wheeler δεν είναι σίγουρος ποια από όλες τις προτεινόμενες τεχνολογίες θα επικρατήσει. Ένας παράγοντας θα είναι και η τοξικότητα, αφού τα γυαλιά των παραθύρων σπάνε και πολλές τεχνολογίες κυψελών περιέχουν μια μικρή ποσότητα τοξικών υλικών. Ένας άλλος πιο σημαντικός παράγοντας θα είναι η ανθεκτικότητα, αφού τα παράθυρα καλούνται να διαρκέσουν δεκαετίες, όπως απαιτεί η οικοδομική βιομηχανία.

Αυτό που τονίζει όμως είναι ότι είναι δεδομένο ότι τα μελλοντικά κτίρια δεν θα αντλούν όλη την απαιτούμενη ενέργεια από το δίκτυο, αλλά θα παράγουν ένα σημαντικό μέρος της.

28 Ιουνίου 2018

φωτο:

Του Robert F. Service

Πηγή: Science mag