تولید انرژی و سرمایش همزمان با سلول خورشیدی

دانشمندان در حال توسعه‌‌ی نوعی تجهیزات خورشیدی هستند که بتوان از دو قابلیت تولید برق و سرمایش به‌‌صورت همزمان بهره‌‌برداری کرد.

به گزارش تاسیسات نیوز، دانشمندان دانشگاه استنفورد برای نخستین بار نشان دادند که می‌‌توان با یک دستگاه واحد، به‌‌طور همزمان گرمای ناشی از تابش خورشید و سرمای محیط را جمع‌‌آوری کرد.

این پژوهش که در ۸ نوامبر در مجله‌‌ی ژول منتشر شد، ادعا می‌‌کند که علاوه‌‌بر اینکه عملکرد این ادوات برای جذب همزمان انرژی از خورشید و اتمسفر، با یکدیگر تداخلی ندارند؛ بلکه به بهبود بازدهی یکدیگر نیز کمک خواهند کرد.

محبوبیت انرژی‌‌های تجدیدپذیر به‌عنوان جایگزینی مقرون‌به‌صرفه و کارآمد برای سوخت‌های فسیلی در حال افزایش است و انرژی خورشیدی نیز در این میان از بیشترین استقبال برخوردار شده است.

اما یک منبع انرژی قدرتمند دیگر نیز وجود دارد که عملکردی کاملاً متضاد با خورشید دارد: فضا.

ژن چن ، مؤلف اصلی این مطالعه و استاد دانشگاه جنوب شرقی چین می‌گوید: تصور عمومی این است که خورشید یک منبع حرارتی ایده‌آل برای انسان روی زمین است.

از سوی دیگر، فضای بیرون نیز معمولاً به‌‌عنوان یک چاه حرارتی ایده‌‌آل در نظر گرفته می‌‌شود.

اشیا، گرما را به‌صورت اشعه‌‌ی فروسرخ ساطع می‌کنند؛ شکلی از نور که با چشم غیرمسلح قابل دیدن نیست.

بخشی از تشعشعات بازتاب‌شده از سطح زمین، مجدداً توسط ذرات معلق در اتمسفر به زمین بازگردانده می‌‌شوند؛ اما بخشی از این تابش نیز در فضا منتشر می‌شود. سطوحی که به‌‌میزان کافی قابلیت انعکاس تشعشعات فروسرخ را داشته باشند؛ ممکن است به دمایی کمتر از دمای محیط اطراف خود برسند.

فناوری سرمایش تابشی ، باقابلیت انعکاس بالای نور فروسرخ به‌‌منزله‌‌ی یک جایگزین مناسب برای سیستم‌‌های تهویه‌ی مطبوع محسوب می‌‌شود که در حین کار، هیچ نوع گاز گلخانه‌ای ساطع نمی‌کند.

همچنین این فناوری ممکن است با کاهش دمای سلول‌‌های خورشیدی ، به بهبود راندمان این تجهیزات نیز کمک کند؛ البته به‌‌شرطی که بتوان دو تکنولوژی را به‌‌صورت همزمان روی سقف خانه‌‌ها پیاده‌‌سازی کرد. چن و همکارانش، دستگاهی برای ترکیب فناوری‌‌های سرمایش تابشی و جذب خورشیدی ساخته‌‌اند.

این دستگاه شامل یک جاذب خورشیدی ژرمانیومی مونتاژشده روی یک خنک‌‌کننده‌‌ی تابشی است؛ این خنک‌‌کننده‌‌، متشکل از نیترید آلومینیوم، سیلیسیم و لایه‌های آلومینیوم در محفظه‌‌ای وکیوم بوده تا بدین ترتیب تلفات حرارتی ناخواسته به حداقل برسند.

هم جاذب خورشیدی و هم اتمسفر، طیف ۸ الی ۱۳ میکرونی از نور فروسرخ را از خود عبور می‌‌دهند و بدین ترتیب مسیری برای بازتاب نور فروسرخ از قسمت خنک‌‌کننده‌‌ی تابشی به فضای بیرون فراهم می‌‌شود.

چن می‌گوید: تصور کنید که در بالای یک پشت‌بام، یک سلول خورشیدی برای تأمین برق داشته باشیم و در کنار آن، یک خنک‌‌کننده‌‌ی تابشی که می‌تواند در روزهای گرم تابستان، خانه را خنک نگه دارد.

محصول نهایی، نوعی پنل خورشیدی قابل نصب بر پشت‌بام است که امکان سرمایش منازل را نیز دارد.

با اینکه این فناوری امیدوار‌‌کننده به‌نظر می‌رسد؛ چن معتقد است هنوز راه زیادی برای تجاری‌‌سازی آن در پیش داریم.

برای تولید انبوه پوشش وکیوم مشکل چندانی وجود ندارد؛ اما ساخت شیشه‌‌هایی از جنس روی سلناید، با قابلیت عبوردهی نور فروسرخ، فرایندی بسیار هزینه‌‌بر است.

با این حال، هنوز امکان ساخت جاذب‌های خورشیدی و خنک‌‌کننده‌‌های تابشی با استفاده از مواد ارزان‌تر نیز وجود دارد.

چن بر این باور است که استفاده از سلول‌های فتوولتائیک به‌‌جای جاذب خورشید نیز ایده‌‌ی خوبی است که هنوز پیاده‌سازی داده نشده است.

اما علی‌رغم تمام این چالش‌های اجرایی، تیم معتقد است که این پژوهش، قابلیت‌‌های انرژی‌‌های تجدیدپذیر را برای استفاده در مقیاس خانگی بیش از پیش، آشکار کرده است.

چن ادامه می‌‌دهد: من فکر می‌کنم این فناوری می‌تواند به‌طور بالقوه، انقلابی در تکنولوژی سلول‌‌های خورشیدی کنونی ایجاد کند.

اگر ایده‌‌ی ما پیاده‌‌سازی و به دنبال آن تجاری‌سازی شود، نسل آینده‌ی سلول‌‌های خورشیدی دارای دو قابلیت تأمین برق و سرمایش به‌‌صورت همزمان خواهند بود.