A napelemeknek van egy gyenge pontjuk: minél erősebb a napsütés, annál jobban felmelegszenek, a forró cellák pedig veszítenek a hatékonyságukból. Az EU által finanszírozott NANOSPLIT projekt megtalálta a kiutat – cinkoxid-lapokból és aranynanorészecskékből álló hibrid nanofolyadékokat, amelyek intelligens fényszűrőként működnek. A napfény egy része árammá alakul, a többi pedig hasznos hő lesz a melegvízhez vagy a fűtéshez – a végén pedig ki is próbálhatod, hogyan bánsz te az energiával.
Az EU által finanszírozott NANOSPLIT projekt 2021-ben indult, célja a koncentrált fotovoltaikus-hőtermelő (PV-T) rendszerek fejlesztése volt. Ezek a hibrid megoldások egyszerre állítanak elő áramot és magas hőmérsékletű hőt.
Úgy működnek, hogy lencsék vagy tükrök a napfényt egy kis napelemfelületre koncentrálják, a közben keletkező felesleges hőt pedig nem engedik kárba veszni, hanem összegyűjtik.
A hagyományos PV-T rendszereknek van egy gyenge pontjuk. Nagy napsugárzási intenzitásnál a hőmérséklet is megemelkedik – a forró fotovoltaikus cellák pedig veszítenek a hatékonyságukból.
A NANOSPLIT erre nanofolyadék-alapú spektrumszétválasztókat hozott létre. Ezek megszűrik a beérkező napfényt: a leghasznosabb hullámhosszakat a napelemcellákra irányítják, a fel nem használt, hőt termelő hullámhosszakat pedig elnyelik. Ez a hő azután hőenergiát igénylő célokra használható, például használati melegvízhez vagy fűtéshez.
A projekt áttörése a cinkoxid-lapokból és aranynanorészecskékből álló hibrid nanofolyadékokban rejlik. Együtt intelligens fényszűrőként működnek.
A szűrőben a napfény két útra oszlik:
Röviden: a napspektrum minden része oda kerül, ahol a leghasznosabb, ahelyett hogy nemkívánatos hőként elveszne a cellákban.
A csapat az ECOS 2024 konferencián mutatta be eredményeit a görögországi Rodoszon. Az eredmények nemzetközi találkozón való megosztása minden új energetikai technológia számára fontos lépés, hiszen az ötlet így eljut más, hasonló problémákon dolgozó szakemberekhez.
A NANOSPLIT 2023-ban lezárult, de a történet nem ért véget. A csapat európai és indiai partnerekkel működik együtt a további fejlesztésen.
Az egyik kutatási irány olyan szénpont-nanofolyadékokra összpontosít, amelyek meghatározott fényhullámhosszakra „hangolhatók”. Ugyanakkor a Solar Flow, az Imperial College London spin-off vállalata, magasabb hőmérsékletű ipari hőalkalmazásokat vizsgál.
Ez azt mutatja, hogyan vezethet egy kutatási projekt egyszerre több új irányba: új anyagok a laboratóriumban, és egy cég, amely ipari felhasználásokat keres.
Christos Markides, a projekt koordinátora az Imperial College Londonban, így foglalja össze az eredményt: „A NANOSPLIT sikeresen bemutatta, hogyan nyitnak meg a fejlett optikai és hőkezelési megoldások új generációs napenergia-technológiákat.”
A fizika, az anyagtudomány vagy az energetikai mérnöki szak hallgatói számára a NANOSPLIT jó példa arra, hogyan kapcsolódik össze az optika, a kémia és a termodinamika egyetlen eszközben.
A hibrid PV-T rendszerek már ma is felülmúlják az önálló fotovoltaikus vagy napkollektoros rendszereket, mert összhatékonyságuk magasabb. A spektrum szétválasztásával a NANOSPLIT ezt az előnyt tovább növelte: a teljes napspektrumot hasznosítja, miközben a cellákat alacsonyabb hőmérsékleten tartja.
A NANOSPLIT megtalálta a módját, hogyan lehet kikerülni a koncentrált PV-T rendszerek fő gyengeségét: a napelemcellák túlmelegedését. Cinkoxid-lapokból és aranynanorészecskékből álló hibrid nanofolyadékai szétválasztják a napfényt: a látható és a közeli infravörös fényt a cellákhoz, az ultraibolya és az infravörös hullámhosszakat a hőtermelő részekhez küldik. A projekt 2023-ban befejeződött, a szénpont-nanofolyadékokon és az ipari hőalkalmazásokon végzett munka pedig folytatódik.
5 kérdés · egy perc
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文