Industrija

Mogu li novi dizajni prozora pomoći zgradama da generiraju vlastitu energiju?

Mogu li novi dizajni prozora pomoći zgradama da generiraju vlastitu energiju?

Prozori poslovne zgrade [Slika: C P Storm, Flickr]

Moderne zgrade trenutno čine oko 40 posto energije koja se troši u razvijenim zemljama, od čega se dvije trećine može pripisati grijanju i hlađenju. Međutim, tokom godina pojavili su se brojni inovativni dizajni prozora kao dio sveukupnih pokušaja energetskog sektora i istraživačkih institucija da smanje potrošnju energije i smanje troškove.

Jedna od najnovijih inovacija je štedljivi 'pametni prozor' koji je razvio University College London (UCL). Ovaj dizajn, još uvijek u fazi ispitivanja, uključuje antirefleksnu karakteristiku koja se sastoji od nanostruktura koje smanjuju količinu svjetlosti koja se reflektuje u sobi na manje od 5 posto. Nanostrukture su poredane po obrascu koji oponaša antirefleksne osobine koje se nalaze kod određenih insekata poput moljaca, pomažući tako u smanjenju odsjaja. Prozori imaju i tanki sloj vanadijum dioksida koji sprečava odvođenje toplote iz zgrade u hladnim danima, istovremeno sprečavajući ulazak infracrvenog zračenja od sunčeve svetlosti u toplim danima.

Nanostrukture su takođe dizajnirane da smanje prianjanje vode, tako da kapljice kiše imaju tendenciju da se otkotrljaju sa stakla, sakupljajući prašinu i prljavštinu, čineći tako da se prozori djelimično samo očiste. Opšti cilj projekta, koji je dio financirao Vijeće za istraživanje inženjerskih i fizičkih nauka (EPSRC), je ušteda potrošnje energije, smanjenje troškova čišćenja i smanjenje računa za grijanje za 40 posto.

Istraživački tim UCL-a, predvođen dr. Ioannisom Papakonstantinouom, nada se da će ovi prozori biti komercijalno dostupni u roku od tri do pet godina. U međuvremenu, tim takođe teži razvoju pametnog polimernog filma koji bi se mogao instalirati na postojeće prozore kako bi pružio istu vrstu samočišćenja i uštede energije.

Prozori se također proizvode s premazima za proizvodnju električne energije koji generiraju obnovljivu energiju. Jedna od kompanija koja proizvodi takve dizajne je SolarWindow Technologies, koja je najavila da testira takav proizvod u martu prošle godine. Cilj kompanije bio je razviti prozor koji bi mogao generirati energiju, donoseći povrat ulaganja u roku od jedne godine. U avgustu je SolarWindow najavio da bi njegov novi prozor mogao generirati 50 puta veću količinu energije koju proizvode konvencionalni solarni paneli po zgradi, kao i da proizvodi obloge za generiranje energije za postojeće prozore od organskih materijala kao što su ugljenik, vodonik, azot i kiseonik. Ove prevlake morale bi se instalirati na unutrašnjost prozora kako bi se zaštitile solarne ćelije. Energija će se generirati brojnim ‘nevidljivim’ žicama unutar premaza.

[Slika: SolarWindow Technologies]

SolarWindow nisu jedini koji rade na takvim dizajnom. Istraživači sa Državnog univerziteta u Michiganu stvorili su potpuno transparentan prozor za proizvodnju energije još u avgustu 2014. Prozor djeluje poput solarne PV ćelije i, poput proizvoda SolarWindow, dizajniran je za visoke zgrade poput uredskih i stambenih blokova u američkim gradovima. Istraživanje nastavlja MIT-ov startup Ubiquitous Energy, čiji je osnivač Richard Lunt, docent hemijskog inženjerstva i nauke o materijalima sa Državnog univerziteta Michigan. Način na koji prozor radi je taj što on sakuplja nevidljivi dio sunčevog spektra, a istovremeno omogućava prolazak vidljive svjetlosti, za razliku od ostalih "solarnih prozora" koji su samo "djelomično prozirni", zbog činjenice da solarna PV generacija obično zahtjeva apsorpciju fotona kako bi ih pretvorili u elektrone. To znači da je stvaranje potpuno prozirne PV ćelije u osnovi nemoguće. Ako prozor pokušava slijediti PV pristup, prozor mora apsorbirati barem dio svjetlosti, čineći ga u najboljem slučaju samo djelomično prozirnim.

Državno sveučilište u Michiganu i sveprisutna energija slijedili su drugačiji pristup u tome što su razvili 'prozirni luminiscentni solarni koncentrator' (TLSC) koji se sastoji od organskih soli koje apsorbiraju određene valne dužine ultraljubičastog i infracrvenog svjetla. Oni se zatim luminisiraju kao druga, nevidljiva talasna dužina infracrvene svjetlosti koja se vodi prema rubu prozora gdje ga trake od konvencionalnog PV materijala, vidljive kao crne trake duž ruba plastičnog lima, pretvaraju u električnu energiju.

VIDI TAKOĐE: Kanadski super energetski efikasni neto nulti domovi

Trenutno TLSC ima samo oko 1 posto efikasnosti, ali istraživači misle da bi se to moglo povećati masovnom proizvodnjom. To bi se onda moglo koristiti za prozore u visokim zgradama ili, u manjem obimu, za ekrane za mobilne uređaje.

Neki prozori koji generiraju energiju mogu smanjiti unutrašnju temperaturu zraka u zgradi, drugim riječima, pružaju efekt hlađenja. Solaria razvija prozor koji uključuje 2,5 mm PV trake ugrađene u prozorsko staklo koje ne samo da generiraju energiju već i smanjuju "koeficijent dobitka sunčeve topline", utjecaj sunčeve svjetlosti na unutrašnju temperaturu.

Koliko će ove inovacije biti efikasne nakon što izađu na tržište, pod pretpostavkom da su uspješno komercijalizirane, ostaje da se vidi. Trenutno se većina njih još uvijek testira i razvija, a ovaj nišni sektor još uvijek je u povojima.

Ipak, ako se mogu proizvesti dizajni prozora koji generiraju energiju efikasno i efikasno, to će biti još jedan korak ka zgradama koje će moći samostalno proizvoditi energiju, distribuirajući proizvodnju energije lokalnije, štedeći energiju i troškove i smanjujući emisiju ugljenika.

Moglo bi biti prilično uzbudljivo - ako uspije.


Pogledajte video: Dhani kadhi yenar (Januar 2022).