A napenergiát az átlagos felhasználó számára megfizethetőbbé tevő mérnökök már régóta találkoztak. A napelemek sokkal több energiát vesznek fel, amikor elmozdulhatnak, hogy követni tudják a nap mozgását az égbolton. A panelek mozgatásához szükséges készülékek azonban drágák, és általában túl nehézek ahhoz, hogy ferde tetőkön használhassák.
kapcsolodo tartalom
- Ez a napelem lebeghet egy buborékon
- Az Egyesült Államok válthat a leginkább megújuló energiára, nincs szükség elemre
- Nézze meg ezt a darab papírt, és hajtsa végre magát
A Michigan-i Egyetem kutatói kölcsönvették a japán papírvágó művészet kirigami-tól egy új típusú nyomkövető panelt. A napelemek lapos műanyag lapjait kis léptékkel lézerrel mérjük. Húzáskor a lemezeket három dimenzióra csavarják fel, emelt felületeket kínálva a nap irányába.
„Itt van egy hordozó, amely valóban vékony. Könnyű, nem kell nagy támaszokkal vagy gépekkel megdönteni ”- mondja Max Shtein, az egyetem anyagtudományi és mérnöki egyetemi docens. "Csak annyit kell tennie, mintha meghosszabbította volna."
A kirigami napelemek Shtein csapata és Matthew Shlian papírművész közötti együttműködés eredménye. Shlian, aki futurisztikus megjelenésű, geometriailag hajtogatott, redőzött és szeletelt papírból készült szobroiról ismert, Shtein laboratóriumában jött néhány évvel ezelőtt, kutatókat keresve együtt dolgozni. Ő és Shtein azonnal megütötte. Rendszeresen találkoznak, megpróbálva kitalálni, hogy Shliannak a sík felületek manipulálásával kapcsolatos tapasztalatait hogyan lehet felhasználni Shtein egyik projektjében. Aztán egy napon Shlian megmutatta Shteinnek egy olyan űrlapot, amellyel dolgozott, ahol egy papírt apróra vágott. Amikor Shtein a végére húzta, az háromdimenziós hálóvá bontakozott ki.
„Azt hittem, 'ah ha, bingo!' '- emlékszik vissza Shtein. Ez tökéletes lenne egy napelemhez.
A csapat szimulációt folytatott a kirigami panelek segítségével, az arizonai nyári napforduló körülményei alapján. A szimuláció szerint a kirigami panel szinte ugyanúgy működött, mint egy hagyományos, mechanikus meghajtású nyomkövető napelem, és 36 százalékkal hatékonyabb volt, mint egy álló panel. Az eredményeket a Nature Communications folyóiratban tették közzé .
A kirigami panelek évek óta vannak a fogyasztói felhasználástól - Shtein azt reméli, hogy több támogatást szerez a projekt előmozdításához. Lehetséges, hogy olcsóbbak is, mint a hagyományos panelek. Miközben a napelemes modulok költsége drámaian lecsökkent az évek során (a Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség jelentése szerint 2009 óta mintegy 75 százalék), a telepítés ára makacsul magas maradt. A kirigami paneleket valószínűleg könnyebben lehet telepíteni, és kevésbé nehéz berendezéseket igényelnek.
A projekt még mindig a koncepcióban van; a csapat még nem hozta létre a panel működő prototípusát. További vizsgálatokra van szükség annak megállapításához, hogy a vékony, rugalmas napelemek tartósak-e ahhoz, hogy évek során naponta új pozícióba húzzák őket. Ha a csapat azt reméli, hogy felépít egy 25 évig tartó panelt, a lapoknak - Shtein becslése szerint - kb. 25 000 mozgásnak kell ellenállniuk.
- Meg tudja csinálni? - kérdezi Shtein. "Soha nem teszteltük."
Még nem világos, hogy milyen mechanizmust használnának a panelek nyújtására, bár ez valószínűleg sokkal könnyebb lenne, mint a hagyományos nyomkövető.
Ugyanaz a napelemeken használt kirigami mintázat alkalmazható messze túl a napenergián - mondja Shtein. Lehetséges, hogy a minta hasznos lehet a kamerákban, a repülőgépiparban és az autóiparban, bár Shtein azt állítja, hogy nem rendelkezik sok szabadsággal.
Az Origami, a kirigami legismertebb unokatestvére, sokféle tudományos és műszaki alkalmazásban felhasználták, a szívsztenttől az űrhajós tükörig és az autó légzsákáig. Maga a Kirigami-t a Cornell kutatói használják nemrég apró, hajlítható tranzisztorok készítésére. A grafénből (egy atom vastagságú szénrétegekből) vágva a tranzisztorok bármilyen célra felhasználhatók nanomotorok készítésére.
