Inženjeri koji pokušavaju solarnu energiju prosječnijim korisnicima učiniti pristupačnijom odavno se suočavaju s zagonetkom. Solarni paneli hvataju mnogo više energije kada se mogu premjestiti kako bi pratili kretanje sunca nebom. Ali uređaji potrebni za pomicanje ploča su skupi i obično su preteški za upotrebu na nagnutim krovovima.
Povezani sadržaj
- Ova solarna ćelija može plutati na mjehuriću
- SAD bi se mogli prebaciti na uglavnom obnovljive izvore energije, ne trebaju baterije
- Pogledajte ovaj komad papira kako se savija i odlazi dalje
Sada su istraživači sa Sveučilišta u Michiganu posudili od kirigama, japanske umjetnosti rezanja papira, kako bi napravili novu vrstu ploče za praćenje. Ravni plastični listovi solarnih ćelija režu se malim rezovima pomoću lasera. Kad se povuku, plahte se otvaraju u tri dimenzije, nudeći uzdignute površine kako bi bile okrenute prema suncu.
"Ovdje imamo supstrat, koji je stvarno tanak. Lagana je, ne mora se naginjati velikim nosačima ili strojevima ", kaže Max Shtein, izvanredni profesor znanosti i materijala o sveučilištu. "Sve što trebate učiniti je nekako istegnuti."
Solarne ćelije kirigami rezultat su suradnje Shteinovog tima i umjetnika papira Matthewa Shliana. Shlian, poznat po svojim futurističkim izgledima skulptura izrađenih od geometrijski presavijenog, plisiranog i narezanog papira, došao je prije nekoliko godina u Shtein laboratorij, tražeći znanstvenike s kojima će raditi. On i Shtein odmah su ga pogodili. Sastajali bi se redovito, pokušavajući dokučiti kako se Shlianovo znanje u manipuliranju ravnim površinama može upotrijebiti u jednom od Shteinovih projekata. A onda je jednog dana Shlian pokazao Shteinu oblik s kojim je radio, gdje je papir narezan malim prorezima. Kad se Shtein povukao na krajevima, proširio se u trodimenzionalnu mrežu.
"Mislila sam" ah, bingo! ", Sjeća se Shtein. Ovo bi bilo savršeno za solarnu ploču.
Tim je pokrenuo simulaciju pomoću kirigami ploča, temeljenih na uvjetima tijekom ljetnog solsticija u Arizoni. Simulacija je sugerirala da kirigami panel djeluje gotovo jednako kao i konvencionalni mehanički pokretani solarni panel, a bio je 36 posto efikasniji od stacionarnog panela. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Communications .
Kirigami ploče su godinama udaljene od upotrebe potrošača - Shtein se nada da će dobiti više sredstava za daljnji razvoj projekta. Ali potencijalno bi mogli biti jeftiniji od klasičnih ploča. Iako su troškovi solarnih modula dramatično opali tijekom godina (oko 75 posto od 2009., prema izvješću Međunarodne agencije za obnovljive izvore energije), cijena instalacije i dalje je tvrdoglavo visoka. Kirigami ploče vjerojatno će biti lakše instalirati i zahtijevati manje tešku opremu.
Projekt je još u konceptualnoj fazi; tim još nije stvorio radni prototip ploče. Bit će potrebna dodatna ispitivanja kako bi se vidjelo jesu li tanke, fleksibilne solarne ploče dovoljno izdržljive da se svakodnevno mogu ugrađivati u nove položaje tijekom godina. Ako se tim nada da će izgraditi ploču koja bi mogla trajati 25 godina, listovi će, prema Shteinovoj procjeni, trebati izdržati oko 25 000 pokreta.
"Može li to učiniti?", Pita Shtein. "Nismo ga toliko testirali."
Također još nije jasno koji će se mehanizam koristiti za istezanje ploča, mada će vjerojatno biti puno lakši od tradicionalnih tragača.
Isti uzorak kirigama koji se koristi na solarnim pločama može imati aplikacije daleko više od solarne energije, kaže Shtein. Moguće je da bi uzorak mogao biti koristan u kamerama i zrakoplovnoj i automobilskoj industriji, mada Shtein kaže kako nije slobodan dati puno detalja.
Origami, poznatiji kirigamijev rođak, koristio se za mnoge znanstvene i tehničke primjene, od stenta srca do zrakoplovnih ogledala do zračnih jastuka automobila. Istraživači Cornella nedavno su sami Kirigami koristili za izradu sitnih, zavojljivih tranzistora. Izrezani od grafena (listovi ugljika debljine jednog atoma), tranzistori bi se mogli koristiti za stvaranje nanomašina za bilo koji broj svrha.
