Alternatywa dla baterii słonecznych

Należące do amerykańskiego Departamentu Energii Idaho National Laboratory poinformowało o opracowaniu pierwszego przemysłowego procesu produkcji nanoanten zbierających energię ze Słońca i z innych źródeł na elastycznym podłożu. Oznacza to, że w przyszłości energia słoneczna może zasilać wiele różnych urządzeń, od samochodów po odtwarzacze MP3. Bez trudu będzie bowiem można umieścić na nich lekkie, elastyczne baterie słoneczne. Nanoanteny mogą być też wykorzystane do chłodzenia budynków czy elektroniki. I, co istotne, nie będzie trzeba specjalnie dostarczać do nich energii elektycznej.

Nanoanteny wykorzystują promieniowanie w średnim paśmie podczerwieni. Jest ono bez przerwy emitowane przez naszą planetę, która oddaje w ten sposób ciepło uzyskane ze Słońca. Ziemia emituje je również w nocy, co czyni nanoanteny znacznie bardzie przydatne niż korzystające ze światła widzialnego ogniwa fotowoltaiczne.

Tymczasem emisja w średnim paśmie podczerwieni to niezwykle bogate źródło energii. Każdy proces przemysłowy generuje odpadowe ciepło. To energia, która obecnie jest marnowana - mówi Steven Novack, jeden z inżynierów w INL.

Naukowcy opracowali dotychczas nanoanteny, które potrafią dobrze wykorzystywać energię fal o niższych częstotliwościach np. mikrofal. Korzystanie z energii fali o wyższej częstotliwości, takiej jak fale podczerwone, jest trudniejsze, gdyż zmieniają one właściwości materiałów. Naukowcy z INL zbadali oddziaływanie podczerwieni na wiele różnych substancji, w tym na złoto, mangan i miedź.

Na podstawie uzyskanych danych stworzyli komputerowy model nanoanteny. Okazało się, że nanoantena o odpowiednim kształcie i rozmiarach, zbudowana z odpowiednich materiałów, może zebrać aż 92% energii z podczerwieni. Następnie uczeni stworzyli nanoanteny za pomocą tradycyjnych metod. Umieścili je bowiem na krzemowym podłożu. Badania wykazały, że zbierają one ponad 80% energii promieniowania podczerwonego. Później za pomocą procesów drukarskich nałożyli nanoanteny na plastikowe podłoże. Wyniki badań wydajności takich nanoanten powinny być znane w najbliższej przyszłości, jednak wstępne rezultaty są bardzo obiecujące. Uczeni zauważają również, że nanoanteny mogą absorbować energię z podczerwieni i emitować ją w innej postaci, dzięki czemu będą świetnymi pasywnymi systemami chłodzącymi.

Jednak, jak podkreślają, minie jeszcze sporo czasu zanim w praktyce wykorzystamy nanoanteny. Praktyczne wykorzystanie prądu powstającego w nanoantenach wymaga bowiem skonstruowania prostownika pracującego z częstotliwościami liczonymi w terahercach. Ponadto urządzenie takie musiałoby być około 1000-krotnie mniejsze, niż obecnie dostępne na rynku prostowniki. Jeśli uda się stworzyć takie urządzenia i będą one odpowiednio tanie, to nanoanteny na elastycznym podłożu staną się tanią, łatwą w produkcji i użyciu oraz bardziej wydajną alternatywą dla ogniw słonecznych. Tym bardziej, że manipulując ich kształtem i wielkością można dostosowywać je do pracy z różnymi długościami fali, a prace naukowców z INL pozwolą produkować je na olbrzymią skalę na plastikowych rolkach. Odpowiednio przycięte płachty plastiku mogą później pokryć dachy budynków czy gadżety elektroniczne.

nanoantena podczerwień promieniowanie podczerwone energia słoneczna