Dieser optische Konzentrator erfasst an bewölkten Tagen mehr Sonnenenergie ohne Tracking

Unlust welcher beeindruckenden und kontinuierlichen Fortschritte in welcher Solartechnologie bleibt die Frage: Wie können wir effizient Schwung aus Sonnenlicht Vorteil verschaffen, dies von Sonnenaufgang solange bis Sonnenuntergang aus verschiedenen Winkeln kommt?

Sonnenkollektoren gehen am ehesten, wenn dies Sonnenlicht gradlinig gen sie trifft. Um so viel Schwung wie möglich einzufangen, trudeln sich viele Solaranlagen sanguin in Richtung welcher Sonne, während sie sich darüber hinaus den Himmel bewegt. Dies macht sie effizienter, im Kontrast dazu selbst teurer und komplizierter in Eigenheim und Wartung denn eine stationäre Potential.

Solche aktiven Systeme werden in Zukunft unter Umständen nicht mehr gewünscht. An welcher Stanford University entwarf die Ingenieurforscherin Nina Vaidya ein elegantes Gerät, dies auftreffendes Licht effizient zusammenschließen und subsumieren kann, unabhängig von Winkel und Schwingungszahl dieses Lichts. Ein Papier, dies die Leistung des Systems und die Theorie nachdem beschreibt, ist die Titelgeschichte in welcher Juli-Verteilung von Microsystems and Nanoengineering, verfasst von Vaidya und ihrem Doktorvater Olav Solgaard, Professor z. Hd. Elektrotechnik in Stanford.

„Es ist ein vollwertig passives System – es gewünscht keine Schwung, um die Quelle zu verfolgen, oder hat bewegliche Teile“, sagte Vaidya, welcher jetzt Assistenzprofessor an welcher Universität von Southampton, Großbritannien, ist. „Ohne zusammensetzen optischen Schwerpunkt, welcher Positionen verschiebt, oder die Notwendigkeit von Tracking-Systemen wird dies Zusammenfassen von Licht viel einfacher.“

Dies Gerät, dies die Forscher AGILE nennen – ein Akronym z. Hd. Axially Graded Verschlagwortung Lens – ist täuschend reibungslos. Es sieht aus wie eine umgedrehte Pyramide mit abgeschnittener Spitze. Licht tritt aus einer beliebigen Reihe von Winkeln in die quadratische, kachelbare Oberseite ein und wird nachdem unten geleitet, um am Ergebnis zusammensetzen helleren Zähler zu erzeugen.

In ihren Prototypen konnten die Forscher darüber hinaus 90 % des gen die Oberfläche auftreffenden Lichts einfangen und am Ergebnis Punkte erzeugen, die dreimal heller waren denn dies einfallende Licht. In einer Schicht gen Solarzellen installiert, könnten sie Solaranlagen effizienter zeugen und nicht nur direktes Sonnenlicht, sondern selbst diffuses Licht einfangen, dies durch die Erdatmosphäre, dies Wetter und die Jahreszeiten gestreut wurde.

Eine obere Schicht aus AGILE könnte die vorhandene Kapselung ersetzen, die Solaranlagen schützt, die Notwendigkeit entfernen, welcher Sonne nachzuführen, Sitzplatz z. Hd. Kühlung und Schaltkreise schaffen, die zwischen den sich verengenden Pyramiden welcher einzelnen Geräte verlaufen, und vor allem die Sonneneinstrahlung reduzieren Zellfläche zur Energiegewinnung – und damit die Preis senken. Und die Anwendungen sind nicht gen terrestrische Solarinstallationen unverbesserlich: Wenn sie gen Solaranlagen angewendet werden, die in den Weltraum geschickt werden, könnte eine AGILE-Schicht sowohl Licht ohne Sonnennachführung subsumieren denn selbst den notwendigen Schutzmechanismus vor Strahlung offenstehen. Die Vision des perfekten AGILE

Die Grundvoraussetzung hinter AGILE ähnelt welcher Verwendung einer Lupe, um an einem sonnigen Tag Flecken gen Blätter zu lodern. Die Linse welcher Lupe fokussiert die Sonnenstrahlen gen zusammensetzen kleineren, helleren Zähler. Hinwieder mit einer Lupe bewegt sich welcher Brennpunkt wie die Sonne. Vaidya und Solgaard nach sich ziehen zusammensetzen Weg gefunden, ein Werturteilsfrei zu prosperieren, dies Strahlen aus allen Winkeln aufnimmt, im Kontrast dazu dies Licht immer an derselben Ausgangsposition konzentriert.

„Wir wollten irgendwas schaffen, dies Licht aufnimmt und es gen die gleiche Status konzentriert, sogar wenn die Quelle die Richtung ändert“, sagte Vaidya. „Wir wollen unseren Messinstrument oder unsrige Solarzelle nicht ständig in Bewegung setzen oder dies System in Bewegung setzen sollen, um welcher Quelle zugewandt zu sein.“

Vaidya und Solgaard stellten straff, dass es theoretisch möglich wäre, gestreutes Licht mit einem technischen Werkstoff zu zusammenschließen und zu subsumieren, dessen Brechungsindex – eine Rahmenbedingung, die beschreibt, wie schnell Licht durch ein Werkstoff wandert – unbeirrbar zunimmt und dies Licht zu einer Schleife und Krümmung in Richtung a führt Mittelpunkt. An welcher Oberfläche des Materials würde sich dies Licht kaum unterordnen. Wenn es die andere Seite erreichte, würde es weitestgehend senkrecht und fokussiert sein.

„Die besten Lösungen sind oft die einfachsten Ideen. Ein idealer AGILE hat ganz vorne den gleichen Brechungsindex wie die Luft und wird nach und nach höher – dies Licht biegt sich in einer perfekt glatten Kurve“, sagte Solgaard. „Hinwieder in einer praktischen Situation werden Sie dieses ideale AGILE nicht nach sich ziehen.“

Von welcher Theorie zur Wirklichkeit
Für jedes die Prototypen schichteten die Forscher verschiedene Gläser und Polymere, die dies Licht unterschiedlich stark entnerven, zu einem sogenannten Graded-Verschlagwortung-Werkstoff zusammen. Die Schichten ändern die Richtung des Lichts schrittweise statt in einer sanften Kurve, welches den Forschern zufolge eine gute Approximation an dies ideale AGILE darstellt. Die Seiten welcher Prototypen sind gespiegelt, sodass Licht, dies in die falsche Richtung geht, zurück zum Ergebnis geworfen wird.

Eine welcher größten Herausforderungen bestand darin, die richtigen Materialien zu finden und herzustellen, sagt Vaidya. Die Materialschichten im AGILE-Prototypen lassen ein breites Lichtspektrum von nahem Ultraviolett solange bis Infrarot vorbeigehen und unterordnen dieses Licht zunehmend zum Ergebnis mit einem breiten Spektrum an Brechungsindizes, welches in welcher Natur oder welcher heutigen Optik nicht zu sehen ist Industrie. Solche verwendeten Materialien mussten selbst miteinander kompatibel sein – wenn sich ein Glas denn Reaktion gen Wärme verschieden ausdehnt denn ein anderes, könnte dies gesamte Gerät entnerven – und robust genug, um maschinell in Form gebracht zu werden und langlebig zu bleiben.

„Es ist eines dieser ‚Moonshot‘-Engineering-Ereignis, dies gradlinig von welcher Theorie zu echten Prototypen führt“, sagte Vaidya. „Es gibt viele Theoriepapiere und großartige Ideen, im Kontrast dazu es ist schwierig, sie mit echten Designs und echten Materialien in die Wirklichkeit umzusetzen, die die Säumen dessen verschieben, welches zuvor denn unmöglich galt.“

Nachdem welcher Erprobung vieler Materialien, welcher Fortgang neuer Herstellungstechniken und dem Testen mehrerer Prototypen landeten die Forscher zwischen AGILE-Designs, die sich unter Verwendung von handelsüblichen Polymeren und Vitreus gut bewährten. AGILE wurde selbst unter Verwendung von 3D-Komprimierung in früheren Funktionieren welcher Autoren hergestellt, die leichte und designflexible Polymerlinsen mit Oberflächenrauheit im Nanometerbereich hervorbrachten. Vaidya hofft, dass die AGILE-Designs selbst in welcher Solarindustrie und anderen Bereichen eingesetzt werden können. AGILE hat mehrere potenzielle Anwendungen in Bereichen wie Laserkopplung, Display-Technologien und Licht – wie z. B. Festkörperbeleuchtung, die energieeffizienter ist denn ältere Beleuchtungsmethoden.

„Unsrige Anstrengungen und unser Wissen zu nutzen, um aussagekräftige technische Systeme zu prosperieren, war meine treibende Macht, selbst wenn manche Versuche nicht funktionierten“, sagte Vaidya. „Es war sehr lohnend, jene neuen Materialien, jene neuen Herstellungstechniken und dieses neue AGILE-Kurs zur Herstellung besserer Solarkonzentratoren verwenden zu können. Reichlich verfügbare und erschwingliche saubere Schwung ist ein wesentlicher Modul welcher Vollbringung welcher dringenden Herausforderungen in Bezug gen Witterung und Nachhaltigkeit, und wir sollen technische Lösungen katalysieren, um dies Wirklichkeit werden zu lassen.“

Forschungsbericht:Immersions-Gradientenindexoptik: Theorie, Konzeption und Prototypen

ähnliche Sinister

Universität in Stanford

Was auch immer darüber hinaus Solarenergie zwischen SolarDaily.com

VR China plant den Eigenheim eines Weltraum-Solarkraftwerks

Xian, VR China (SPX), 23. Juno 2022

VR China hat zusammensetzen Postmeilensäule zwischen seinen Bemühungen gemacht, ein Solarkraftwerk im Weltraum zu zusammensetzen, um dies Sonnenlicht im Weltraum in eine elektrische Versorgung umzuwandeln, um die Satelliten in Umlaufbahnen zu herbringen oder Schwung zurück zur Schutzleiter zu veräußern. Ein Forschungsteam welcher Xidian University hat diesen Monat die weltweit erste systemweite Bodenverifikation z. Hd. ein Weltraum-Solarkraftwerk dicht, die mehrere Schlüsselkenntnisse z. Hd. dies futuristische Projekt namens Zhuri oder Chasing the Sun zeigt. Dieser Space Solar P … mehr Vorlesung halten