Nowa technologia PV chłodzi budynek i bije rekordy wydajności w produkcji prądu
Naukowcy z City University of Hong Kong opracowali rozwiązanie, które zmienia pasywne szyby w aktywny system zarządzania energią. Nowy prototyp TC-BiPV (Thermochromic Bifacial Photovoltaic) to hybryda, która jednocześnie chłodzi budynek i bije rekordy wydajności w produkcji prądu.
System opracowany przez naukowców z Hong Kongu składa się z zewnętrznej szyby z dwustronnymi ogniwami fotowoltaicznymi (BiPV), szczeliny powietrznej oraz wewnętrznej warstwy termochromowego hydrożelu. Jak czytamy w artykule naukowym, kluczem do sukcesu jest tutaj całkowita pasywność. Hydrożel reaguje na temperaturę otoczenia bez udziału elektroniki: w chłodne dni pozostaje przezroczysty, wpuszczając światło do środka, natomiast po nagrzaniu staje się mleczny i zaczyna odbijać promieniowanie słoneczne.
Wyselekcjonowane rozwiązanie
Zgodnie z treścią pracy naukowej, wybór hydrożelu jako materiału termochromowego był podyktowany jego ogromną przewagą nad alternatywami, takimi jak dwutlenek wanadu (VO2) czy perowskity. Badacze wskazują, że VO2 charakteryzuje zbyt wysoka temperatura przejścia fazowego i podatność na utlenianie, podczas gdy perowskity mogą być toksyczne i mają krótką żywotność. Hydrożel jest tani, nietoksyczny i jako jedyny pozwala na modulację światła w pełnym spektrum, co czyni go najbardziej praktycznym rozwiązaniem do masowej produkcji.
Największym przełomem ma być jednak wykorzystanie dwustronnych ogniw (bifacial). W tradycyjnych oknach termochromowych światło odbite od matowej szyby po prostu ucieka bezpowrotnie na zewnątrz. W systemie TC-BiPV, zgodnie z opisem mechanizmu zawartym w pracy badawczej, to odbite promieniowanie trafia na tylną stronę ogniw fotowoltaicznych. Dzięki temu produkcja energii rośnie właśnie wtedy, gdy słońce operuje najmocniej, a hydrożel chroni wnętrze przed upałem, zamieniając „odpadowe” światło w dodatkowy prąd.
Wydajność potwierdzona w inicjalnych testach
Dane uzyskane podczas letnich testów prototypu w Hong Kongu pokazują znaczącą przewagę nowej technologii nad standardowymi rozwiązaniami stosowanymi w budownictwie. W porównaniu do konwencjonalnej fotowoltaiki szybowej (BiPV), system TC-BiPV pozwolił na ekstremalne chłodzenie, obniżając temperaturę powietrza wewnątrz pomieszczenia testowego o blisko 15,1 st. C. Jednocześnie, dzięki sprytnemu wykorzystaniu światła odbitego, produkcja energii elektrycznej wzrosła o około 16,5 proc.
Autorzy badań podkreślają, że TC-BiPV wypełnia istotną lukę badawczą, ponieważ wcześniejsze próby łączenia fotowoltaiki z osłonami przeciwsłonecznymi wymagały skomplikowanej mechaniki, która drastycznie podnosiła koszty i awaryjność. Rozwiązanie z Hong Kongu ma być bezobsługowe, skalowalne i wpisuje się w koncepcję budynków o zerowym zużyciu energii netto.
Wyniki swoich badań opisali w artykule pt.: “Experimental and numerical study of a novel thermochromic bifacial photovoltaic glazing system” opublikowanym w czasopiśmie Building and Environment.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
W sumie po co Chińczykom okna? Pracownik ma pracować, a nie przez nie patrzeć w ciągu dnia. Jeszcze prościej jest zrezygnować z okien w biurach, a na pełnych ścianach montować powierzchniowo standardowe moduły PV. Jeszcze taniej, skuteczniej, a efekt ten sam ;D