Промишленост

Могат ли новите дизайни на прозорци да помогнат на сградите да генерират собствена енергия?

Могат ли новите дизайни на прозорци да помогнат на сградите да генерират собствена енергия?

Прозорци на офис сгради [Изображение: C P Storm, Flickr]

Понастоящем модерните сгради представляват около 40 процента от консумираната енергия в развитите страни, от които две трети могат да се отдадат на отопление и охлаждане. През годините обаче се появиха редица иновативни дизайни на прозорци като част от общите опити на енергийния сектор и изследователските институции да намалят потреблението на енергия и да намалят разходите.

Едно от най-новите нововъведения е енергоспестяващият „интелигентен прозорец“, разработен от University College London (UCL). Този дизайн, все още много във фазата на тестване, включва антирефлексна функция, състояща се от наноструктури, които намаляват количеството светлина, отразена около помещението, до по-малко от 5 процента. Наноструктурите са подредени по модел, който емулира антирефлексните качества, открити при някои насекоми като молци, като по този начин помага за намаляване на отблясъците. Прозорците също имат тънко покритие от ванадиев диоксид, което предотвратява изтичането на топлина от сградата в студените дни, като същевременно предотвратява проникването на инфрачервена радиация от слънчевата светлина в топлите дни.

Наноструктурите са проектирани също така да намалят адхезията на водата, така че капки дъжд да се отклоняват от стъклото, като събират прах и мръсотия, докато правят прозорците всъщност частично самопочистващи се. Общата цел на проекта, частично финансиран от Съвета за изследователска дейност по инженерни и физични науки (EPSRC), е да спести потреблението на енергия, да намали разходите за почистване и да намали сметките за отопление с 40 процента.

Изследователският екип на UCL, воден от д-р Йоанис Папаконстантину, се надява, че тези прозорци ще се предлагат в търговската мрежа в рамките на три до пет години. Междувременно екипът се стреми да разработи интелигентен полимерен филм, който може да бъде инсталиран на съществуващите прозорци, за да осигури същия вид самопочистващ се и енергоспестяващ ефект.

Прозорците също се произвеждат с покрития, генериращи електричество, които генерират възобновяема енергия. Една компания, която произвежда подобни дизайни, е SolarWindow Technologies, която обяви, че тества подобен продукт през март миналата година. Целта на компанията беше да разработи прозорец, който може да генерира енергия, като възвръща инвестицията в рамките на една година. През август SolarWindow обяви, че новият му прозорец може да генерира 50 пъти количеството енергия, произведена от конвенционалните слънчеви панели на сграда, както и да произвежда енергийно генериращи покрития за съществуващи прозорци от органични материали като въглерод, водород, азот и кислород. Тези покрития трябва да бъдат инсталирани от вътрешната страна на прозореца, за да се защитят слънчевите клетки. Енергията ще се генерира от множество „невидими“ проводници в покритието.

[Изображение: SolarWindow Technologies]

SolarWindow не са единствените, които работят по подобни дизайни. Изследователи от Мичиганския държавен университет създадоха напълно прозрачен прозорец за генериране на енергия още през август 2014 г. Прозорецът действа като слънчева фотоволтаична клетка и беше, подобно на продукта на SolarWindow, проектиран за високи сгради като офис и жилищни блокове в американските градове. Изследването се извършва от стартиращия MIT Ubiquitous Energy, съосновател на Ричард Лънт, асистент по химическо инженерство и наука за материалите в Мичиганския държавен университет. Начинът, по който прозорецът работи, е, че той добива невидимата част от слънчевия спектър, като същевременно позволява да премине видима светлина, за разлика от други „слънчеви прозорци“, които са „частично прозрачни“, поради факта, че генерирането на слънчева фотоволтаична енергия обикновено изисква абсорбцията на фотоните, за да ги превърне в електрони. Това означава, че създаването на напълно прозрачна PV клетка е по същество невъзможно. Ако прозорец се опитва да следва фотоволтаичния подход, част от светлината поне трябва да бъде погълната от прозореца, което го прави само частично прозрачен в най-добрия случай.

Държавният университет в Мичиган и Ubiquitous Energy следват различен подход, тъй като са разработили „прозрачен луминесцентен слънчев концентратор“ (TLSC), който се състои от органични соли, които абсорбират специфични дължини на вълната на ултравиолетова и инфрачервена светлина. След това те се луминисцират като друга, невидима, дължина на вълната на инфрачервената светлина, която се насочва към ръба на прозореца, където ленти от конвенционален PV материал, видими като черни ленти по ръба на пластмасовия лист, го превръщат в електричество.

ВИЖТЕ СЪЩО: Супер енергийно ефективни нето нулеви домове в Канада

Понастоящем TLSC има ефективност само около 1%, но изследователите смятат, че това може да се увеличи с масовото производство. Тогава това може да се използва за прозорци във високи сгради или в по-малък мащаб за екрани за мобилни устройства.

Някои генериращи енергия прозорци могат да намалят вътрешната температура на въздуха в сградата, с други думи, да осигурят охлаждащ ефект. Solaria разработва прозорец, включващ 2,5 mm ленти от PV, вградени в стъклото на прозореца, което не само генерира енергия, но също така намалява „коефициента на слънчева топлинна печалба“, влиянието на слънчевата светлина върху вътрешната температура.

Колко ефективни ще бъдат тези иновации, след като навлязат на пазара, ако приемем, че са успешно комерсиализирани, предстои да разберем. В момента повечето от тях все още се тестват и разработват и този нишов сектор е все още в зародиш.

Въпреки това, ако могат да бъдат произведени дизайни на прозорци, които генерират енергия ефективно и ефективно, това ще бъде още една стъпка към сградите, които могат да произвеждат енергия напълно самостоятелно, разпределяйки производството на енергия по-локално, спестявайки енергия и разходи и намалявайки въглеродните емисии.

Може да е доста вълнуващо - ако работи.


Гледай видеото: Wow! Blue Origin Launches Capsule and Rocket, Lands Both Again. Video (Октомври 2021).