Common Solar Tech lahko napaja pametne naprave v zaprtih prostorih

Vsakič, ko prižgete luč doma ali v pisarni, porabljate energijo. Kaj pa, če bi preklop stikala za luč pomenil tudi proizvodnjo energije?

Običajno pomislimo na sončne ali fotonapetostne (PV) celice, pritrjene na strehe, ki pretvarjajo sončno svetlobo v električno energijo, vendar bi s prenosom te tehnologije v zaprte prostore lahko dodatno povečali energetsko učinkovitost stavb in spodbudili nize brezžičnih pametnih tehnologij, kot so dimni alarmi, kamere in temperatura. senzorji, imenovani tudi naprave interneta stvari (IoT). Zdaj študija Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo (NIST) kaže, da je lahko preprost pristop za zajemanje svetlobe v zaprtih prostorih na dosegu roke. Raziskovalci NIST so preizkusili sposobnost polnjenja v zaprtih prostorih majhnih modularnih fotonapetostnih naprav, izdelanih iz različnih materialov, in nato priključili modul z najnižjo učinkovitostjo - sestavljen iz silicija - na brezžični temperaturni senzor.

Rezultati ekipe', objavljeni v revijiEnergetska znanost& inženiring, dokazujejo, da je silicijev modul, ki absorbira samo svetlobo iz LED, dal več energije, kot jo je senzor porabil med delovanjem. Ta rezultat kaže, da bi naprava lahko delovala neprekinjeno, medtem ko luči ostanejo prižgane, kar bi odpravilo potrebo, da bi nekdo ročno zamenjal ali napolnil baterijo.

& quot;Ljudje na tem področju so domnevali, da je' mogoče dolgoročno napajati naprave interneta stvari s fotonapetostnimi moduli, vendar' še nismo videli podatkov, ki bi to podprli zdaj, tako da je to nekako prvi korak, da lahko rečemo, da lahko uspemo," je dejal Andrew Shore, strojni inženir NIST in glavni avtor študije.

Večina stavb je podnevi osvetljena z mešanico sonca in umetnih virov svetlobe. V mraku bi slednji lahko še naprej dobavljali energijo napravam. Vendar pa svetloba iz običajnih virov v zaprtih prostorih, kot so LED diode, obsega ožji spekter svetlobe kot širši pasovi, ki jih oddaja sonce, in nekateri materiali sončnih celic so boljši pri zajemanju teh valovnih dolžin kot drugi.

Da bi natančno ugotovili, kako se bo združilo nekaj različnih materialov, so Shore in njegovi kolegi testirali PV mini module iz galijevega indijevega fosfida (GaInP), galijevega arzenida (GaAs) – dveh materialov, usmerjenih proti beli LED luči – in silicija, manj učinkovit, a cenovno dostopnejši in običajen material.

Raziskovalci so centimetre široke module postavili pod belo LED, nameščeno v neprozorni črni škatli, da bi blokirali zunanje vire svetlobe. LED je med trajanjem poskusov proizvajala svetlobo s fiksno jakostjo 1000 luksov, primerljivo z nivoji svetlobe v dobro osvetljeni sobi. Za silicijeve in GaAs fotonapetostne module se je namakanje v notranji svetlobi izkazalo za manj učinkovito kot sonce, vendar se je modul GaInP pod LED diodami obnesel veliko bolje kot sončna svetloba. Tako modula GaInP kot GaAs sta bistveno prehitela silicij v zaprtih prostorih in pretvorila 23,1 % oziroma 14,1 % LED svetlobe v električno energijo v primerjavi s silicijevim' s 9,3 % učinkovitostjo pretvorbe energije.

Raziskovalci ne presenečajo, da je bila lestvica enaka za test polnjenja, v katerem so merili čas, v katerem so moduli potrebovali, da napolnijo napol napolnjeno 4,18-voltno baterijo, pri čemer je silicij prišel na zadnje mesto za več kot dan in pol.

Skupino je zanimalo, ali bi silicijev modul kljub slabi zmogljivosti v primerjavi s konkurenti na vrhunskem trgu lahko ustvaril dovolj energije za delovanje naprave IoT z nizkim povpraševanjem, je dejal Shore.

Njihova naprava IoT, ki so jo izbrali za naslednji poskus, je bil temperaturni senzor, ki so ga priključili na silicijev fotonapetostni modul, ki je bil ponovno nameščen pod LED. Ko so senzor vklopili, so raziskovalci ugotovili, da lahko brezžično prenaša odčitke temperature v bližnji računalnik, ki ga poganja samo silicijev modul. Po dveh urah so ugasnili luč v črni škatli in senzor je še naprej deloval, njegova baterija se je izpraznila za polovico hitrosti, kot je bila potrebna za polnjenje.

& quot;Tudi z manj učinkovitim mini modulom smo ugotovili, da lahko še vedno zagotovimo več energije, kot jo porabi brezžični senzor," Shore je rekel.

Raziskovalci' ugotovitve kažejo, da bi lahko že vseprisoten material v zunanjih fotonapetostnih modulih preoblikovali za notranje naprave z baterijami nizke zmogljivosti. Rezultati so še posebej uporabni za poslovne zgradbe, kjer so luči prižgane 24 ur na dan. Toda kako dobro bi PV naprave delovale v prostorih, ki so čez dan osvetljeni samo občasno ali ponoči izklopljeni? In kolikšen dejavnik bi bila ambientalna svetloba, ki priteka od zunaj? Domovi in ​​pisarniški prostori navsezadnje niso'črne skrinjice.

Ekipa se namerava lotiti obeh vprašanj, najprej z nastavitvijo naprav za merjenje svetlobe v NIST's Net-Zero Energy Residential Test Facility, da bi razumeli, kakšna svetloba je na voljo čez dan v povprečnem bivališču, Shore. je rekel. Nato bodo' ponovili svetlobne razmere hiše z ničelno mrežo v laboratoriju, da bi ugotovili, kako delujejo IoT naprave, ki jih poganja fotonapetost, v stanovanjskem scenariju.

Vnos njihovih podatkov v računalniške modele bo pomemben tudi za napovedovanje, koliko moči bi fotonapetostni moduli proizvedli v zaprtih prostorih ob določeni ravni svetlobe, kar je ključna zmožnost za stroškovno učinkovito izvajanje tehnologije.

& quot;Mi'ves čas prižigamo naše luči in ko se bolj usmerjamo k računalniško podprtim poslovnim zgradbam in domovom, bi lahko PV pobrali nekaj izgubljene svetlobne energije in izboljšali našo energetsko učinkovitost ," Shore je rekel.

Vir zgodbe:

MaterializagotavljaNacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST).Opomba: Vsebino je mogoče urediti glede na slog in dolžino.