Insenerid, kes üritavad muuta päikeseenergia tavakasutajale taskukohasemaks, on juba pikka aega kokku puutunud mõistusega. Päikesepaneelid koguvad palju rohkem energiat, kui saavad liikuda, et jälgida päikese liikumist üle taeva. Kuid paneelide teisaldamiseks vajalikud seadmed on kallid ja kaldkatustel kasutamiseks on need üldiselt liiga rasked.
Seotud sisu
- See päikesepatarei võib mulli peal hõljuda
- USA võiks minna üle enamjaolt taastuvenergiale, patareisid pole vaja
- Vaadake see paberitükk ise üles ja kõndige minema
Nüüd on Michigani ülikooli teadlased laenanud Jaapani paberilõikamise kunstist kirigami uut tüüpi jälgimispaneeli valmistamiseks. Päikesepatareide tasapinnalised plastlehed löötakse laseriga väikeste jaotustükkidega. Lehed tõmbudes keeratakse lahti kolmeks mõõtmeks, pakkudes tõstetud pindu päikese suuna suunas.
„Siin on meil substraat, mis on tõesti õhuke. See on kerge, seda ei pea kallutama suurte tugede või masinatega, ”ütleb ülikooli materjaliteaduse ja tehnikateaduste dotsent Max Shtein. "Kõik, mida peate tegema, on selline venitamine."
Kirigami päikesepatareid on Shteini meeskonna ja paberikunstniku Matthew Shliani koostöö tulemus. Shlian, kes on tuntud oma geomeetriliselt volditud, volditud ja viilutatud paberist tehtud futuristliku välimusega skulptuuride poolest, oli Shteini laborist tulnud mitu aastat tagasi, otsides teadlasi, kellega koos töötada. Tema ja Shtein lõid selle kohe maha. Nad kohtusid regulaarselt, püüdes aru saada, kuidas saaks Shliani teadmisi lamedate pindadega manipuleerimise kohta kasutada ühes Shteini projektis. Ühel päeval näitas Shlian Shteinile vormi, millega ta oli töötanud, kus paber lõigatakse väikeste piludega. Kui Shtein otsad kokku tõmbas, laienes see kolmemõõtmeliseks võreks.
“Ma arvasin, et“ ah ha, bingo! ”” Meenutab Shtein. See sobiks ideaalselt päikesepaneeliga.
Meeskond viis simulatsiooni läbi kirigami paneelide, mis põhinesid Arizona suvisel pööripäeval valitsevatel tingimustel. Simulatsiooni kohaselt töötas kirigami paneel peaaegu sama hästi kui tavaline mehaaniliselt töötav päikesepaneel ja see oli 36 protsenti tõhusam kui statsionaarne paneel. Tulemustest teatati ajakirjas Nature Communications .
Kirigami paneelid on tarbimisest kaugel aastaid - Shtein loodab projekti edendamiseks rohkem raha saada. Kuid need võivad olla odavamad kui tavalised paneelid. Kui päikesemoodulite maksumus on aastatega dramaatiliselt langenud (vastavalt Rahvusvahelise Taastuvenergia Agentuuri aruandele on 2009. aastast umbes 75 protsenti), on paigalduse hind püsinud kangekaelselt kõrge. Kirigami paneele oleks tõenäoliselt lihtsam paigaldada ja need vajaksid vähem raskeid seadmeid.
Projekt on alles kontseptuaalses etapis; meeskond pole veel paneeli töötavat prototüüpi loonud. Vaja on täiendavaid katseid, et veenduda, kas õhukesed, elastsed päikesepaneelid on piisavalt vastupidavad, et neid saaks aastate jooksul uutesse kohtadesse tõmmata. Kui meeskond loodab ehitada paneeli, mis suudab kesta 25 aastat, peavad lehed Shteini hinnangul vastu pidama umbes 25 000 liigutust.
“Kas ta saab seda teha?” Küsib Shtein. "Me pole seda nii palju katsetanud."
Samuti pole veel selge, millist mehhanismi paneelide venitamiseks kasutatakse, ehkki see oleks tõenäoliselt palju kergem kui traditsioonilised jälgimisseadmed.
Sama päikesepaneelidel kasutatava kirigami mustri rakendused võivad päikeseenergiast palju kaugemale ulatuda, ütles Shtein. Võimalik, et muster võib olla kasulik kaamerate ning kosmose- ja autotööstuses, ehkki Shteini sõnul pole tal vabadust palju detaile anda.
Origami, kirigami paremini tuntud nõbu, on kasutatud paljudes teaduslikes ja tehnilistes rakendustes alates südame stentidest kuni kosmosepeegliteni ja lõpetades auto turvapatjadega. Kirigami ise kasutasid Cornelli teadlased hiljuti pisikeste painutatavate transistoride valmistamiseks. Grafeenist (ühe süsiniku aatomiga lehed) lõigatud transistorid võiksid olla mõeldud nanomahinate loomiseks mis tahes otstarbel.
