U Kini je razvijena nova tehnika za prikupljanje solarne energije kroz prozore, koja bi mogla značajno poboljšati iskorišćenje sunčeve energije, posebno u visokim zgradama.
Naučnici iz Kine osmislili su način da se sunčeva energija prikuplja nanošenjem prozirnog premaza na prozor, koji usmerava energiju iz ambijentalnog svetla ka ivici stakla, gde se energija može zadržati i skladištiti.
Kako globalna potražnja za energijom raste, pojavljuje se potreba za tehnologijama koje mogu integrisati prikupljanje energije u samu arhitekturu objekata. Troškovi solarnih instalacija značajno su pali od 2010. godine, što je rezultiralo sa više od četiri miliona instalacija u Americi. Predviđa se da će ovaj trend nastaviti, ali šta ako bismo mogli dodatno poboljšati iskorišćenje solarne energije koristeći i prozore zgrada?
Solarni prozori već postoje – oni koriste amorfni silicijum, galijum arsenid, organske fotonaponske ćelije ili druge tehnologije za prikupljanje sunčeve energije. Međutim, oni su skupi i neefikasni, prikupljajući tek do 20% sunčeve svetlosti. Pored toga, toniranje postojećih solarnih prozora prigušuje svetlost koja ulazi u prostoriju, što može biti poželjno leti, ali ne i zimi. Takođe, dolazi do izobličenja svetlosti, što može narušiti prijatan pogled.
Naučnici sa Univerziteta Nanjing razvili su holesterični tečni kristal (CLC) – bezbojnu tečnost koja može da reflektuje svetlost zahvaljujući svojoj spiralnoj strukturi. CLC se obično koristi u termometrima i ekranima.
Višeslojna primena CLC-a može preusmeriti svetlost i stvoriti bezbojan i jednosmerni solarni koncentrator (CUSC). CUSC zatim usmerava svetlost pomoću CLC slojeva ka ivici stakla, gde integrisane fotonaponske ćelije silicijuma prikupljaju energiju.
Inženjeri su naneli ovaj premaz pomoću intenzivnog procesa čišćenja, gde su visokofrekventnim zvučnim talasima uklanjali sve nečistoće sa stakla.
U testovima, na staklo prečnika 2,5 cm naneto je pet slojeva CLC-a. Ovaj prototip CUSC-a uspeo je da napaja ventilator od 10 mW napolju u Nanjingu tokom leta.
Predviđa se da bi ova tehnologija najefikasnije mogla da se primeni u gradovima blizu ekvatora, gde je tokom godine više sunčeve svetlosti nego u gradovima bliže polovima. Nije jasno kakav efekat bi ova tehnologija imala na prirodno grejanje prostorija sunčevom svetlošću.
Autori studije ističu širenje super visokih zgrada, iako je takva arhitektura ograničena na veće gradove. Pojavljuju se znaci da visokogradnja postaje manje popularna: Kina je 2021. zabranila nove zgrade visine preko 500 m, a sada postavlja ograničenja za objekte preko 250 m, sa još strožim pravilima u manjim gradovima.
Procena je da bi tipičan prozor širine 2 m opremljen CUSC-om mogao povećati prikupljanje solarne energije i do 50 puta. Međutim, potrebna su dodatna testiranja da bi se utvrdilo kako performanse funkcionišu na prozorima u modernim stambenim ili komercijalnim zgradama. Ostaju neodgovorena pitanja, kao što su zaštita od kiše, grada ili snega, ptičjeg izmeta (koji je kiseo) i čišćenja prozora. Studija ne spominje nikakvu zaštitnu foliju ili sloj. Ako bi se dodao, mogao bi stvoriti dodatne izazove u prikupljanju energije.
Ipak, CUSC predstavlja značajan korak napred u prikupljanju solarne energije u zgradama i mogao bi postati važan segment globalnog tržišta obnovljive energije, ukoliko se tehnologija dodatno razvije.