Нові інтелектуальні вікна перетворюються в сонячні елементи, коли змінюють колір

Нова технологія інтелектуальних вікон, розроблена Національною лабораторією поновлюваних джерел енергії США, демонструє великий потенціал. Крім збереження тепла будівель, це інтелектуальне вікно також може працювати як сонячна панель і перетворювати сонячне світло в енергію.

Тепло ззовні, енергія всередині

Скло з низькою тепловіддачею (Low-E) є особливістю в вікнах багатьох ділових і житлових будівель в Сполучених Штатах. Згідно з даними Управління з енергоефективності та поновлюваних джерел енергії (EERE) в США, ці енергоефективні вікна можна знайти в 80 відсотках будинків і 50% комерційних будівель.

Однак, настільки ж популярні, як ці вікна Low-E для підтримки тепла з житлових і робочих приміщень, є потенційна енергетична особливість, яка залишається в значній мірі невикористаної, і Національна лабораторія поновлюваних джерел енергії (NREL) може просто реалізувати цю технологію він.

Дослідники з NREL розробили прототип фотовольтаїчні (сонячного) інтелектуального вікна, яке може утримувати тепло від будівель, в той же час забезпечуючи сонячну енергію. Розумні вікна, побудовані з перовскітового енергозбираючого матеріалу, є термохромними, тобто вони можуть змінювати колір від прозорого до тонованого у відповідь на тепло. «Є термохромні технології, але нічого, що фактично перетворює цю енергію в електрику», - сказав учений НРЕЛ Ланс Уілер в прес-релізі.

Внутрішня робота цієї технології «розумного вікна». Зображення: NREL

Коли сонячна енергія нагріває інтелектуальне вікно, молекули метиламіни витісняються, змушуючи пристрій темніти. Під час цієї трансформації інтелектуальні вікна NREL перетворюються в сонячні панелі, і вони досить ефективні при виробництві електроенергії. У дослідженні доказової концепції, опублікованому в журналі Nature Communications, команда NREL продемонструвала ефективність перетворення сонячної енергії на 11,3%.

«Існує фундаментальне компроміс між хорошим вікном і гарній сонячній осередком», - пояснив Уілер, який є провідним дослідником в цьому дослідженні. «Ця технологія обходить це. У нас є хороша сонячна батарея, коли є багато сонячного світла, і у нас є гарне вікно, коли немає."

Ще не досконалі

Згідно Electrek, ефективність в 11,3 відсотка є багатообіцяючою, так як близько 80 відсотків типових витрат на електроенергію будівлі витрачаються на опалення, охолодження та вентиляцію. Проте, в той час як смарт-вікна NREL працюють на сонячних батареях, є одна проблема, яку дослідники все ще повинні виправити.

Дослідники створили прототип 1-квадратного сантиметра пристрою, і він показав зниження продуктивності після 20 повторних прозоро-тонованих циклів. Це величезна проблема, яка повинна бути вирішена до того, як інтелектуальні вікна NREL зможуть використовувати її в комерційних цілях, особливо тому, що більшість існуючих інтелектуальних вікон можуть тривати до 50 000 циклів. Тим часом, стандартна фотоелектрична панель може легко зберегти ефективність перетворення енергії на 80 відсотків протягом 25 років, зазначив Електрек. Поліпшення стабільності циклу трансформації є предметом подальших досліджень в NREL.

Потенціал інтелектуальних вікон, які перетворюються в сонячні панелі, величезний, особливо зараз, коли багато компаній прагнуть перейти на 100-процентну поновлювану енергію. Замість того, щоб покривати свої будівлі сонячними батареями за рахунок втрати вікон, комерційні підприємства тепер можуть мати як в одному пристрої. Крім того, як зазначив Уілер, ці інтелектуальні вікна можна так само легко встановити в автомобілях, що, можливо, надасть електромобілів завтрашнього дня можливість перейти на сонячну енергію.

Література: Electrek, NREL, Nature Communications