Ηλιακά πάνελ σε βάθος 10 μέτρων – Το φουτουριστικό project που εντυπωσιάζει
Όταν σκέφτεσαι την ηλιακή ενέργεια, το μυαλό σου πηγαίνει αυτόματα σε καταγάλανους ουρανούς, απέραντες εκτάσεις με φωτοβολταϊκά πάρκα ή στέγες σπιτιών που λούζονται από το ατελείωτο φως του ήλιου. Η ιδέα ότι ένα ηλιακό πάνελ θα μπορούσε να λειτουργήσει αποτελεσματικά κάτω από την επιφάνεια του νερού ακούγεται σχεδόν παραωχημένη, καθώς το θαλασσινό νερό απορροφά και διασκορπίζει το φως, ενώ παράλληλα διαβρώνει τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό μέσα σε ελάχιστο χρονικό διάστημα. Παρόλα αυτά, μια ομάδα ερευνητών από το Yunnan University της Κίνας αποφάσισε να καταρρίψει κάθε προηγούμενο επιστημονικό ταμπού, μεταφέροντας την παραγωγή πράσινης ενέργειας απευθείας στο βυθό του ωκεανού.
Η ερευνητική ομάδα κατάφερε να κάνει τα ηλιακά στοιχεία να λειτουργήσουν με θεαματική επιτυχία σε βάθος 33 ποδών – δηλαδή περίπου 10 μέτρων – σημειώνοντας ένα ιστορικό ρεκόρ στον τομέα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Στη μελέτη τους που δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Joule, οι επιστήμονες παρουσίασαν την αξιοποίηση ηλιακών κυψελών με βάση τον περοβσκίτη, έναν ειδικό ημιαγωγό κρύσταλλο. Αυτή η τεχνολογία επέτρεψε στα πάνελ να συντονιστούν κατάλληλα, ώστε να απορροφούν τα μπλε και πράσινα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός, τα οποία είναι και τα μόνα που καταφέρνουν να διαπεράσουν τα βαθύτερα στρώματα του νερού.
Διάβασε επίσης: Πώς ένα μωβ ύφασμα διώχνει τη ζέστη προς το… διάστημα!
Για να λύσουν το πρόβλημα της φθοράς και της απώλειας ενέργειας, οι ερευνητές ανέμειξαν ένα πολυμερές με την ονομασία polyhexamethylene guanidine hydrochloride, το οποίο παγιδεύει ακόμα περισσότερα ηλεκτρόνια, προσθέτοντας ταυτόχρονα μια αδιαβροχοποιητική επίστρωση. Αυτός ο συνδυασμός επιτρέπει στα υποβρύχια ηλιακά στοιχεία να λειτουργούν απρόσκοπτα για έως και πέντε μισή χρόνια χωρίς να καταστρέφονται. Όπως δήλωσε ο καθηγητής Wen-Hua Zhang στο Science Alert, οι μέχρι τώρα δοκιμές περιορίζονταν σε ρηχά νερά μόλις 2 μέτρων, ενώ η νέα αυτή επιτυχία στα 10 μέτρα ανοίγει εντελώς νέους ορίζοντες για τις πρακτικές εφαρμογές στον βυθό. Αν θέλεις να μάθεις πώς τα πειράματα στη Νότια Κινεζική Θάλασσα ξεπέρασαν κάθε προσδοκία, συνέχισε να διαβάζεις.
Τα αποτελέσματα στο εργαστήριο και η κατάρριψη των θεωρητικών ορίων
Στο πρώτο στάδιο των δοκιμών, οι επιστήμονες προσομοίωσαν στο εργαστήριο τις συνθήκες φωτισμού που επικρατούν σε βάθος 10 μέτρων κάτω από τη θάλασσα. Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά, καθώς η απόδοση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική άγγιξε το 35%, επιτυγχάνοντας μια επίδοση που θεωρείται κορυφαία ακόμα και για τα συμβατικά πάνελ που βρίσκονται στη στεριά. Το ακόμα πιο εντυπωσιακό στοιχείο είναι ότι το ποσοστό αυτό ξεπέρασε το λεγόμενο όριο Shockley-Queisser, μια επιστημονική θεωρία που έθετε ως ανώτατο όριο φωτοβολταϊκής απόδοσης το 33%. Η επίτευξη μιας τέτοιας απόδοσης μέσα στο νερό αποδεικνύει την τεράστια δυναμική που κρύβει η συγκεκριμένη τεχνολογική προσέγγιση.
Οι πραγματικές δοκιμές στον ωκεανό με τη βοήθεια ρομπότ
Μετά τις εργαστηριακές μετρήσεις, η ομάδα μετέφερε τα ηλιακά στοιχεία στην ανοιχτή θάλασσα, ανοιχτά των ακτών του νησιού Weizhou στη Νότια Κινεζική Θάλασσα. Με τη χρήση τηλεκατευθυνόμενων υποβρύχιων ρομπότ, τα πάνελ βυθίστηκαν σε τρία διαφορετικά βάθη για δύο ώρες, προκειμένου να καταγραφεί η πραγματική τους συγκομιδή ενέργειας. Στα 2 μέτρα βάθος, τα στοιχεία παρήγαγαν 1.416 milliwatt-hours (mWh) ηλεκτρικής ενέργειας, στα 6 μέτρα συγκέντρωσαν 752 mWh, ενώ στα 10 μέτρα κατάφεραν να συλλέξουν 324 mWh. Η ποσότητα αυτή στα 10 μέτρα είναι απόλυτα επαρκής για να τροφοδοτήσει μια μικρή λυχνία LED για αρκετές ώρες, αποδεικνύοντας την πρακτική χρησιμότητα του εγχειρήματος.
Το μέλλον των αυτόνομων θαλάσσιων συστημάτων
Αν και η εμπορική εφαρμογή των υποβρύχιων ηλιακών κυψελών για μαζική κατανάλωση δεν αναμένεται στο άμεσο μέλλον, η τεχνολογία αυτή μπορεί να αποτελέσει μια εξαιρετικά αξιόπιστη πηγή ενέργειας για ακαδημαϊκούς και τεχνολογικούς σκοπούς. Συσκευές όπως υποβρύχιες κάμερες που μεταδίδουν ζωντανή εικόνα ή έξυπνα δίκτυα αισθητήρων θα μπορούν πλέον να τροφοδοτούνται αυτόνομα. Όπως επισημαίνουν οι συγγραφείς της μελέτης, η εργασία αυτή στρώνει το δρόμο για την ουσιαστική αξιοποίηση των φωτοβολταϊκών περοβσκίτη σε θαλάσσιο περιβάλλον. Το όραμα για αυτοσυντηρούμενα θαλάσσια ενεργειακά συστήματα και αυτόνομες υποβρύχιες συσκευές βρίσκεται πλέον πιο κοντά στην πραγματικότητα από ποτέ.
Διάβασε επίσης:
Δείτε το πλήρες άρθρο στο mad.gr →