A kutatók szerint a perovszkit alapú napelemek akár öt és fél évig is képesek lennének víz alatt működni.
Tíz méterrel a Dél-kínai-tenger felszíne alatt a tudósok meglepő helyen találtak lehetőséget arra, hogy a napból energiát nyerjenek.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
A múlt héten kutatók bejelentették, hogy sikeresen teszteltek napelemeket olyan víz alatti mélységben, amelyet korábban a technológia szempontjából gyakorlatilag használhatatlannak tartottak.
A tengervízen áthatoló napsugárzás hullámhosszainak befogására tervezett panelekkel szerintük elérhető, hogy a víz alatti berendezések hosszabb ideig működjenek anélkül, hogy kizárólag akkumulátorokra kellene hagyatkozniuk.
A szárazföldi Kína déli partjai közelében fekvő Weizhou-szigeteknél végzett, kétórás próba során a panelek tízméteres mélységben termeltek áramot a napfényből. Laboratóriumi vizsgálatok arra is utalnak, hogy éveken át folyamatosan működhetnek.
A Joule tudományos folyóiratban megjelent kutatás messze túlmutat a korábbi, víz alatti napelemekkel foglalkozó tanulmányokon, amelyek legfeljebb kétméteres mélységet vizsgáltak.
Hogyan működhetnek napelemek tízméteres mélységben?
Az egyik legnagyobb akadálya a víz alatti napenergia-termelésnek, hogy a napfény a vízfelszín alatt – nagyon gyorsan – elhalványul.
Tíz méter mélyen a napenergia nagy részét már elnyelte vagy szétszórta a víz. Néhány fénytartomány azonban mélyebbre jut, mint a többi.
A kutatók szerint elegendő kék és zöld fény éri el ezeket a mélységeket ahhoz, hogy elektromosságot termeljenek, ezért a csapat olyan napelemeket fejlesztett, amelyek ezt a fényt hasznosítják a lehető legjobban.
Úgynevezett perovszkitokat használtak, amelyek a legtöbb napelemben alkalmazott szilícium alternatívái, és hangolhatók különböző fényhullámhosszok elnyelésére.
A tízméteres vízmélységet szimuláló laboratóriumi tesztekben a cellák a rájuk jutó napfény mintegy 35 százalékát alakították át árammá.
A kutatók ezután nagyobb méretű változatokat is kipróbáltak a Dél-kínai-tengeren. Kétméteres mélységben 115 négyzetcentiméternyi napelemes felületük két óra alatt 1 416 milliwattóra energiát termelt, ami körülbelül egy tölthető AA elem kapacitásának a fele.
Tízméteres mélységben két óra alatt 324 milliwattórát állítottak elő – ez csekély mennyiség, de még így is messze felülmúlta a kutatók várakozásait.
A panelek szinte semmilyen teljesítményromlást nem mutattak 1 160 órányi, szimulált víz alatti működés után sem. A vizsgálatok alapján a kutatók úgy becsülik, hogy a tenger felszíne alatt tízméteres mélységben nagyjából öt és fél éven át folyamatosan üzemelhetnének.
„Ez a munka az első funkcionális igazolása annak, hogy az elmerülő napelemek a gyakorlatban is működőképesek nagyjából tízméteres vízmélységig, ami jelentősen kiszélesíti az alkalmazási lehetőségeiket” – mondja a tanulmány szerzője, Wen-Hua Zhang, a kínai Jünnani Egyetem és a kunmingi Southwest United Graduate School kutatója.
Hogyan válik hálózatfüggetlenné a napenergia?
A korábban főként háztetőkön és nagy, nyílt területeken használt napenergia egyre gyakrabban bukkan fel olyan helyeken, ahol az áramhoz és az üzemanyaghoz nehéz hozzáférni.
Idén év elején holland kutatók mutatták be a világ első napenergiával működő mentőautóját egy kenyai vidéki térségben. A járművet úgy tervezték, hogy egészségügyi ellátást és orvosi felszerelést vigyen el nehezen megközelíthető közösségekhez, ahol nincs megbízható hozzáférés villamos energiához vagy üzemanyaghoz.
Norvégia Svalbard-szigetvilágában a napenergia egy távoli, korábban rádióállomásként működő létesítmény áramellátásában is szerepet kap, amelyet csak hajóval vagy helikopterrel lehet megközelíteni, és korábban dízelüzemű generátorokra támaszkodott.
Más projektek a meglévő infrastruktúrába építik be a napelemeket. Svájcban a vasúti sínek közé szerelt napelemek termelnek áramot anélkül, hogy további földterületet foglalnának el. A paneleket a pálya karbantartásakor el is lehet távolítani, így a vasútvonalak úgy működhetnek naperőműként, hogy közben nem zavarják a közlekedést.
A víz alatti napenergia egy másik problémára kínálhat megoldást.
Az óceáni érzékelők, kamerák és kommunikációs eszközök gyakran távol üzemelnek minden hagyományos energiaforrástól, akkumulátoraik lemerülésekor azonban előbb-utóbb fel kell őket hozni a felszínre.
A kutatók úgy vélik, hogy az általuk vizsgált technológia tartós energiaforrást biztosíthatna az ilyen berendezések számára.
Először azonban ki kell deríteniük, mennyire hatékonyan működnek napelemeik a tenger mélyebb rétegeiben. Azt mondják, a következő lépés annak feltárása lesz, meddig juthat le a napenergia a hullámok alá.