Συλλέκτες υπέρυθρης ακτινοβολίας...

Το πιο προφανές μειονέκτημα των ηλιακών συλλεκτών είναι ότι για να φανούν χρήσιμοι απαιτείται ηλιακό φως, άρα δουλεύουν μόνο την ημέρα. Όμως, μια νέα τεχνολογία υπόσχεται να άρει έστω και μερικώς το εμπόδιο αυτό, λειτουργώντας ακόμα και τη νύκτα ταράζοντας τα νερά του κλάδου των φωτοβολταϊκών.
Ο ερευνητής Steven Novack κρατάει ένα πλαστικό φύλλο με το δίκτυο των νανο-κεραιών, που φτιάχτηκε βαπτίζοντας την δομή της αντένας μέσα σε ένα κατάλληλο αγώγιμο υλικό. Κάθε τετράγωνο περιέχει περίπου 260 εκατομμύρια μικροσκοπικές αντένες, που μετατρέπουν την υπέρυθρη ακτινοβολία (θερμότητα) σε ηλεκτρισμό
Ο λόγος για ένα νέο είδος ηλεκτρονικών “ηλιακών κυττάρων” μικροσκοπικών κεραιών που αντλούν ενέργεια από τη θερμότητα, διπλασιάζοντας την παραγωγή των συμβατικών ηλιακών συλλεκτών.
Σύμφωνα με το Steven Novack, έναν εκ των επιστημόνων που ηγούνται του προγράμματος, στο Εθνικό Εργαστήριο του Αμερικανικού Υπουργείου Ενέργειας, το κλειδί είναι η ικανότητα του συστήματος να απορροφά υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία «ανήκει» στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και επανεκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης μετά τη δύση του Ηλίου. Έτσι, τα νέα φωτοβολταϊκά κύτταρα μπορούν να «αιχμαλωτίσουν» μεγάλες ποσότητες αυτής της ενέργειας και κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Ο Steven Novack και η ομάδα του υπολόγισαν ότι υπό ιδανικές συνθήκες οι νανοκεραίες τους μπορούν να απορροφήσουν έως και το 84% των φωτονίων, γεγονός που τις καθιστά αποδοτικές σε ποσοστό 46%, όταν το αντίστοιχο ποσοστό στα συμβατικά φωτοβολταϊκά συστήματα πυριτίου φθάνει το 25%. Ακόμη όμως και σε πιο δύσκολες συνθήκες – όταν για παράδειγμα ο Ήλιος δεν βρίσκεται σε κατάλληλη θέση- οι νανοκεραίες συνεχίζουν να απορροφούν ακτινοβολία. Γι’ αυτούς τους λόγους, ο Novack εκτιμά πως εάν η νέα τεχνολογία μπορέσει να εφαρμοστεί σε εμπορική κλίμακα και σε ανταγωνιστικές τιμές, θα αλλάξει άρδην το τοπίο στον κλάδο.
Πώς όμως θα έμοιαζε μια τέτοια εγκατάσταση; Οι ερευνητές φαντάζονται ότι ένα σύστημα που θα απορροφά τόσο το ορατό φως όσο και την υπέρυθρη ακτινοβολία θα πρέπει να απαρτίζεται από νανοκεραίες τοποθετημένες σε πολλά επίπεδα, καθένα από τα οποία θα είναι συντονισμένο με μια διαφορετική οπτική συχνότητα.
Εδώ εντοπίζονται και τα βασικά προβλήματα αυτής της τεχνολογίας: πρώτον, το μήκος των κεραιών θα πρέπει να πλησιάζει αυτό του μήκους κύματος που «αιχμαλωτίζεται» και στην περίπτωση του ηλιακού φάσματος δεν ξεπερνά τα λίγα χιλιοστά. Δεύτερον, τα κύματα που παράγονται θα εναλλάσσονται σε συχνότητες ιδιαίτερα υψηλές για να χρησιμοποιηθούν, οπότε θα πρέπει πρώτα να μεταβληθούν σε ένα συνεχές, σταθερό κύμα, κάτι που αποτελεί πρόκληση για τους επιστήμονες – πρόκληση αντιμετωπίσιμη.
Ο Novack πιστεύει ότι μια μέρα, αυτές οι νανοκεραίες θα μπορούν να φορτίζουν μπαταρίες, να καλύπτουν τις στέγες σπιτιών ακριβώς όπως συμβαίνει με τους ηλιακούς συλλέκτες ή ακόμη και να ενσωματώνονται σε υφάσματα! Το μόνο που μένει είναι να αναπτυχθεί πλήρως μια μέθοδος αποθήκευσης και διοχέτευσης του ηλεκτρικού ρεύματος. Ο Novavk και η ομάδα του πάντως αισιοδοξούν ότι δεν τους χωρίζουν παρά λίγα χρόνια από τη δημιουργία και την αποτελεσματική εφαρμογή της επόμενης γενιάς ηλιακών συλλεκτών.

Πηγή: http://www.physics4u.gr