Новое исследование предполагает, что новый дизайн солнечной энергетики, вдохновленный природой, может проложить путь к будущим технологиям использования возобновляемых источников энергии.
Фотоэлектрическая солнечная энергия получается путем преобразования солнечного света в электричество — и исследователи из Imperial разработали новый листовидный дизайн с повышенной эффективностью.
Новая фотоэлектрическая технология leaf (PV-leaf) использует недорогие материалы и может вдохновить следующее поколение технологий использования возобновляемых источников энергии.
Серия экспериментов продемонстрировала, что фотоэлектрический лист может генерировать более чем на 10% больше электроэнергии по сравнению с обычными солнечными панелями, которые теряют до 70% поступающей солнечной энергии в окружающую среду. Статья “Высокоэффективный биоинспирированный гибридный фотоэлектрический лист нескольких поколений” была опубликована в Nature Communications.
Новая конструкция фотоэлектрических панелей, разработанная здесь, в Imperial, также может производить более 40 миллиардов кубометров пресной воды в год, если эта технология будет внедрена для достижения целевых показателей использования солнечных панелей к 2050 году.
Такая конструкция устраняет необходимость в насосах, вентиляторах, блоках управления и дорогостоящих пористых материалах, позволяет генерировать дополнительную чистую воду и тепловую энергию, а также адаптироваться к изменениям температуры окружающей среды и солнечной активности.
Вдохновение от природы
Типичный лист растения состоит из различных структур, которые позволяют ему перемещать воду от корней растения к листьям посредством процесса, называемого транспирацией.
Концепция PV-leaf, вдохновленная листьями растений, имитирует процесс испарения, позволяя воде перемещаться, распределяться и испаряться. Натуральные волокна имитируют пучки жилок листьев, в то время как гидрогели имитируют клетки губки, поэтому фотоэлектрический лист может эффективно и недорого отводить тепло от солнечных фотоэлементов.
Доктор Ган Хуан, почетный научный сотрудник департамента химической инженерии и автор исследования, сказал: “Этот инновационный дизайн обладает огромным потенциалом для значительного повышения производительности солнечных панелей, обеспечивая при этом экономичность и практичность”.
Профессор Кристос Маркидес, руководитель лаборатории процессов экологически чистой энергетики и автор исследования, сказал: “Внедрение этого инновационного листовидного дизайна могло бы помочь ускорить глобальный переход к энергетике, одновременно решая две насущные глобальные проблемы: потребность в увеличении потребления энергии и пресной воды”.