Японське мистецтво кіріґамі може допомогти покращити сонячні панелі

Японське мистецтво кіріґамі може допомогти покращити сонячні панелі

Дослідники використали мистецтво розрізання паперу, щоб зробити сонячні панелі, які вигинатимуться до сонця.

Інженери, які намагаються зробити сонячну енергію більш доступною для пересічного користувача, вже давно б'ються над однією головоломкою. Сонячні панелі збирають набагато більше енергії, коли вони можуть повертатись слідом за сонцем під час його руху по небу. Але апарати, необхідні для переміщення панелей, занадто дорогі, і вони, як правило, також занадто важкі для використання на похилих дахах.

Дослідники з Мічиганського університету використали кіріґамі, японське мистецтво розрізання паперу, щоб створити новий тип відстежуючої панелі. На плоскі пластикові листи сонячних елементів наносяться за допомогою лазера невеликі розрізи. Якщо потягнути, листи вигинаються, розкриваються у трьох вимірах, виставляючи рельєфні поверхні до сонця.

«У нас тут є підкладка, яка дійсно тонка. Вона легка, її не потрібно нахиляти великими кронштейнами чи машинами, — говорить Макс Штейн, доцент кафедри матеріалознавства та інженерії в університеті. — Її потрібно лише розтягнути».

Сонячні батареї в техніці кіріґамі — результат співпраці між командою Штейна і майстром з паперу Метью Шліеном. Шліен, відомий своїми футуристичними скульптурами з геометрично складеного, плісированого та розрізаного паперу, прийшов у лабораторію Штейна кілька років тому, шукаючи вчених для співпраці. Вони одразу порозумілись та стали регулярно зустрічатись, намагаючись з'ясувати, як досвід Шліена з маніпулювання плоскими поверхнями може бути використаний в одному з проектів Штейна. Одного дня Шліен показав Штейну форму, над якою він працював, де папір був прорізаний невеликими розрізами. Коли Штейн потягнув за кінці, вона розгорнулась у тривимірну сітку.

«Я подумав, 'ах-ха, бінго!'» — згадує Штейн. Це ідеально підходить для сонячної панелі.

Команда провела моделювання за допомогою кіріґамі-панелі на прикладі умов літнього сонцестояння в Аризоні. Моделювання продемонструвало, що кіріґамі-панель працює майже так само добре, як звичайна механічна відстежуюча сонячна панель, і на 36% більш ефективна, ніж стаціонарна панель.

Кіріґамі-панелям знадобляться роки, перш ніж вони дійдуть до споживача — Штейн сподівається отримати додаткове фінансування для подальшого проекту. Але потенційно вони можуть бути дешевшими, ніж звичайні панелі. Хоча вартість сонячних модулів стрімко знизилась (близько 75% з 2009 року, згідно з доповіддю Міжнародного агентства з поновлюваних джерел енергії), ціна установки залишається незмінно високою. Кіріґамі-панелі, ймовірно, буде простіше встановити і вони вимагатимуть менше важкого устаткування.

Проект досі на стадії концепту; команда ще не створила робочого прототипу панелі. Знадобиться подальше тестування, щоб переконатись, що тонкі, гнучкі сонячні листи досить міцні, щоб витримувати щоденні розтягнення протягом року. Якщо команда сподівається побудувати панель, здатну прослужити 25 років, листи, за оцінкою Штейна, повинні витримувати близько 25 тисяч розтягнень.

Не ясно також, який механізм використовуватиметься для розтягнення панелей, хоча він, ймовірно, буде набагато легший за традиційні.

Оріґамі, більш відомий родич кіріґамі, вже давно використовується в науці і техніці, від серцевих стентів до аерокосмічних дзеркал і автомобільних подушок безпеки. Натомість кіріґамі використовується недавно — так, нещодавно дослідники з Корнелльського університету розробили крихітні гнучкі транзистори. Вирізані з графена (листів вуглецю товщиною в один атом), транзистори можуть бути використані для створення наномашин будь-яких призначень.

X

Вхід

Завантажую...