Revoluční průlom v oblasti obnovitelných zdrojů energie představuje první fotovoltaický list na světě (PV-leaf), který vyvinuli vědci z Imperial College London.
Tato technologie inspirovaná listy napodobuje přirozenou transpiraci listů, čímž maximalizuje účinnost solárních panelů a zároveň vyrábí tři druhy energie: elektřinu, sladkou vodu a tepelnou energii. Fotovoltaické listy mohou díky své schopnosti změnit solární průmysl hrát významnou roli při celosvětovém přechodu na udržitelné zdroje energie.
Fotovoltaické listy řeší problém s přehříváním solárních panelů
Fotovoltaické solární panely se již mnoho let používají k zachycování slunečního světla a jeho přeměně na elektřinu. Standardní solární články však při přílišném zahřátí ztrácejí velkou část své energie nadměrnou produkcí tepla, což má zpravidla za následek nižší energetický výkon.
Výzkumníci z Imperial College London tento problém vyřešili použitím biomimetické transpirační (BT) vrstvy, která napodobuje přirozené struktury listů s fotovoltaickým listem. Konstrukce PV-listu kombinuje svazky cévních vláken, jaké jsou v listech rostlin a houbovité buňky, které připomínají hydrogel.
Související článek
To vyvolává strukturu, ve které může pasivně proudit voda, redistribuovat a odpařovat přebytečné teplo, které ochlazuje solární články. To vede ke zvýšení energetické účinnosti o více než 10 % ve srovnání s tradičními panely, které ztrácejí až 70 % solární energie odváděním tepla.
Fotovoltaický list je vyroben z levných materiálů, jako jsou bambusová vlákna a také superabsorpční polymerní hydrogely. Jeho minimální konstrukce znamená, že neobsahuje žádná čerpadla, žádné ventilátory ani nákladné řídicí jednotky, což umožňuje levné a snadno dostupné řešení pro širokou implementaci.
Tepelná energie, elektřina i voda v jednom
PV-leaf dokáže vyrábět více druhů energie současně, což je jedna z jeho nejpůsobivějších vlastností. Moderní fotovoltaické systémy (jako je tento fotovoltaický systém nalezený pod zemí) mohou vyrábět pouze elektřinu, zatímco PV-leaf je navržen tak, aby vyráběl také tepelnou energii a sladkou vodu. Pasivní chladicí systém umožňuje proudění vody ze samostatné nádrže na povrch fotovoltaického listu, čímž se snižuje provozní teplota a zvyšuje účinnost. PV-leaf může také vyrábět sladkou vodu pomocí kondenzace.
V ideálních podmínkách dokáže vyprodukovat navíc 1,1 litru sladké vody za každou hodinu na metr čtvereční, což z něj činí důležitý přínos pro suché oblasti. Podle výzkumníků by technologie PV-leaf mohla celosvětově vyprodukovat více než 40 miliard metrů krychlových sladké vody ročně, pokud by byla technologie PV-leaf implementována do mezinárodních cílů v oblasti solárních panelů do roku 2050.
Efektivní řešení pro obnovitelné zdroje energie
Myšlenka PV-leaf má velký potenciál pro rozsáhlé využití. Vzhledem k tomu, že PV-list je modulární nebo že jej lze rozšířit do větších solárních farem, lze zachovat účinnost ve více vzájemně propojených PV-listech. Odhadované dodatečné náklady na zavedení této technologie činí 1,10 USD (přibližně 26 korun) na metr čtvereční, což jsou přibližně 2 % ceny tradičních solárních panelů. Doba návratnosti těchto dodatečných komponent je navíc kratší než 6 měsíců, což z ní činí lukrativní investici pro developery solárních elektráren.
Tento fotovoltaický list může také fungovat díky využití mořské vody namísto sladké, což zvyšuje jeho využití v pobřežních a suchých oblastech. Vzhledem k vysoké poptávce po obnovitelných zdrojích energie nám inovativní řešení, jako je PV-leaf, mohou pomoci řešit problémy, kterým čelíme v oblasti energetiky i udržitelnosti vodního hospodářství. Díky pokračujícímu výzkumu i financování se PV-leaf může brzy stát členem rodiny obnovitelných zdrojů energie, což sníží naši závislost na fosilních palivech a zároveň bude řešit globální nedostatek sladké vody.
Fotovoltaický list je zásadním průlomem v oblasti solární energie (stejně jako největší fotovoltaická elektrárna, jakou jsme kdy viděli). Vzhledem k tomu, že průmysl spolu s vládami postupují směrem k udržitelnosti, mohl by tento vývoj změnit způsob výroby energie a připomenout nám, že příroda poskytuje nejlepší řešení pro budoucnost, která bude účinně využívat zdroje.