Η ιδέα ότι ένα απλό παράθυρο θα μπορούσε να μετατραπεί σε γεννήτρια καθαρής ενέργειας χωρίς να επηρεαστεί η διαφάνεια του μπορεί να ακούγεται ουτοπική. Ωστόσο, ερευνητές από το Nanjing University παρουσίασαν μια τεχνολογία που υπόσχεται ακριβώς αυτό: μια διαφανή επίστρωση που συλλέγει το φως του ήλιου και το κατευθύνει σε φωτοβολταϊκά κύτταρα στα άκρα του γυαλιού. Αν η εφαρμογή της περάσει σε βιομηχανική κλίμακα, οι πόλεις του μέλλοντος θα μπορούσαν να μετατραπούν σε τεράστια ηλιακά πάρκα χωρίς να χάσουν την αισθητική τους.
Η τεχνολογία βασίζεται σε λεπτές πολυστρωματικές επιστρώσεις από χοληστερικούς υγρούς κρυστάλλους (CLC). Πρόκειται για υλικά με μοναδική ικανότητα να κατευθύνουν το πολωμένο φως χωρίς να αλλοιώνουν την ορατότητα του γυαλιού. Σε αντίθεση με παλαιότερες μεθόδους που χρησιμοποιούσαν φθορίζουσες ή διασκορπιστικές επιστρώσεις και προκαλούσαν παραμορφώσεις ή μείωση της καθαρότητας, η νέα λύση αφήνει το τζάμι απολύτως διαυγές.
Σύμφωνα με τον Dr. Dewei Zhang, συν-συγγραφέα της μελέτης, η δομή των CLC επιστρώσεων επιτρέπει την εκτροπή της κυκλικά πολωμένης ακτινοβολίας σε απότομες γωνίες, ώστε το φως να κατευθύνεται προς την άκρη του παραθύρου. Εκεί βρίσκονται μικρά φωτοβολταϊκά στοιχεία που συλλέγουν την ενέργεια και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρικό ρεύμα.
Τα πρώτα πειράματα απέδειξαν ότι η ιδέα δεν μένει μόνο στη θεωρία. Ένα πρωτότυπο με διάμετρο μόλις μιας ίντσας κατάφερε να τροφοδοτήσει έναν ανεμιστήρα ισχύος 10 mW κάτω από το φως του Ήλιου. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι σε παράθυρα δύο μέτρων, η συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να αυξηθεί έως και 50 φορές, μειώνοντας την ανάγκη για ακριβά φωτοβολταϊκά κύτταρα έως και 75%.
Αυτό σημαίνει ότι αντί για ολόκληρες επιφάνειες καλυμμένες με ηλιακά πάνελ, λίγες μικρές λωρίδες φωτοβολταϊκών στις άκρες του παραθύρου θα επαρκούσαν για να συλλέξουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας. Σε συνδυασμό με υψηλής απόδοσης υλικά όπως το αρσενίδιο του γαλλίου, η ισχύς που θα μπορούσε να παραχθεί αυξάνεται ακόμη περισσότερο.
Ένα από τα μεγάλα πλεονεκτήματα της νέας τεχνολογίας είναι ότι δεν επηρεάζει την όψη του γυαλιού. Το CUSC (Cholesteric Unidirectional Solar Concentrator), όπως ονομάζεται το σύστημα, διατηρεί μέσο ποσοστό διαπερατότητας στο ορατό φως 64,2% και δείκτη απόδοσης χρώματος 91,3%. Με άλλα λόγια, το τζάμι παραμένει φωτεινό, καθαρό και φυσικό, σαν ένα συνηθισμένο παράθυρο.
Αυτό το χαρακτηριστικό ανοίγει τον δρόμο για την ενσωμάτωση της τεχνολογίας σε κτίρια κατοικιών, γραφείων ή δημόσιων χώρων, χωρίς να αλλοιώνεται η αρχιτεκτονική τους. Όπως επισημαίνει ο καθηγητής Wei Hu, η λύση αυτή προσφέρει μια πρακτική και κλιμακούμενη στρατηγική για μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος και ενεργειακή αυτονομία.
Η παραγωγή των επιστρώσεων γίνεται με τεχνικές φωτοευθυγράμμισης και πολυμερισμού, που μπορούν να εφαρμοστούν σε μεγάλη κλίμακα με μεθόδους roll-to-roll, παρόμοιες με αυτές της βιομηχανίας εκτυπώσεων. Αυτό σημαίνει ότι οι επιστρώσεις μπορούν να παραχθούν οικονομικά και να προσαρμοστούν σε ήδη υπάρχοντα τζάμια, καθιστώντας δυνατή την αναβάθμιση παλαιών κτιρίων χωρίς μεγάλες επενδύσεις.
Επιπλέον, τα CLC films έχουν αποδειχθεί ανθεκτικά σε μακροχρόνια έκθεση στο φως και στις καιρικές συνθήκες, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για εμπορική αξιοποίηση.
Αν και η άμεση εφαρμογή αφορά κυρίως τον αστικό ιστό, οι ερευνητές βλέπουν πολύ ευρύτερες δυνατότητες. Η τεχνολογία θα μπορούσε να προσαρμοστεί σε θερμοκήπια, ώστε να παράγουν ενέργεια χωρίς να μειώνεται το φως που χρειάζονται τα φυτά. Παράλληλα, υπάρχει η προοπτική αξιοποίησής της σε διαφανείς ηλιακές οθόνες ή ακόμη και σε φορητές συσκευές.
Ο απώτερος στόχος είναι η μετατροπή κάθε επιφάνειας από γυαλί σε μια ενεργή πηγή ενέργειας, καθιστώντας τα κτίρια και τις πόλεις όχι απλώς καταναλωτές, αλλά και παραγωγούς ηλεκτρισμού.
[via]
