Įprastos saulės technologijos gali maitinti išmaniuosius įrenginius patalpose

Kiekvieną kartą, kai įjungiate šviesą namuose ar biure, jūs eikvojate energiją. Bet ką daryti, jei šviesos jungiklio perjungimas reikštų ir energijos gamybą?

Paprastai galvojame apie saulės arba fotovoltinius (PV) elementus, pritvirtintus prie stogų, paverčiančius saulės šviesą į elektros energiją, tačiau šios technologijos patalpinimas galėtų dar labiau padidinti pastatų energijos vartojimo efektyvumą ir suaktyvinti daugybę belaidžių išmaniųjų technologijų, tokių kaip dūmų signalizatoriai, kameros ir temperatūra. jutikliai, dar vadinami daiktų interneto (IoT) įrenginiais. Dabar Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) atliktas tyrimas rodo, kad paprastas būdas užfiksuoti šviesą patalpose gali būti pasiekiamas. NIST tyrėjai išbandė mažų modulinių PV įrenginių, pagamintų iš skirtingų medžiagų, patalpų įkrovimo galimybes, o tada prijungė mažiausio efektyvumo modulį, sudarytą iš silicio, prie belaidžio temperatūros jutiklio.

Komandos' rezultatai, paskelbti žurnaleEnergijos mokslų&stiprintuvas; Inžinerija, parodykite, kad silicio modulis, sugeriantis tik šviesos diodo šviesą, tiekė daugiau energijos nei jutiklis sunaudojo veikiant. Šis rezultatas rodo, kad įrenginys galėtų veikti nuolat, kol lemputės liktų įjungtos, todėl nereikėtų kam nors rankiniu būdu pakeisti arba įkrauti bateriją.

& quot;Žmonės šioje srityje manė, kad'įmanoma maitinti daiktų interneto įrenginius su PV moduliais ilgainiui, bet mes tikrai nematėme duomenų, kurie tai patvirtintų anksčiau. taigi, tai tarsi pirmas žingsnis norint pasakyti, kad galime tai padaryti," sakė Andrew Shore'as, NIST mechanikos inžinierius ir pagrindinis tyrimo autorius.

Daugumą pastatų dienos metu apšviečia tiek saulės, tiek dirbtinės šviesos šaltiniai. Sutemus pastarieji galėtų toliau tiekti energiją įrenginiams. Tačiau šviesa iš įprastų patalpų šaltinių, tokių kaip šviesos diodai, apima siauresnį šviesos spektrą nei platesnės saulės skleidžiamos juostos, o kai kurios saulės elementų medžiagos geriau fiksuoja šiuos bangos ilgius nei kitos.

Norėdami tiksliai išsiaiškinti, kaip susidėlios kelios skirtingos medžiagos, Shore'as ir jo kolegos išbandė PV mini modulius, pagamintus iš galio indžio fosfido (GaInP), galio arsenido (GaAs) – dviejų medžiagų, nukreiptų į baltą LED šviesą – ir silicio. mažiau efektyvi, bet labiau prieinama ir įprasta medžiaga.

Mokslininkai padėjo centimetrų pločio modulius po baltu šviesos diodu, esančiu nepermatomos juodos dėžutės viduje, kad užblokuotų išorinius šviesos šaltinius. Eksperimentų metu šviesos diodas gamino fiksuoto 1000 liuksų intensyvumo šviesą, panašią į šviesos lygį gerai apšviestoje patalpoje. Silicio ir GaAs PV modulių mirkymas patalpų šviesoje pasirodė esąs mažiau efektyvus nei saulės šviesa, tačiau GaInP modulis veikė kur kas geriau po šviesos diodu nei saulės šviesa. Tiek GaInP, tiek GaAs moduliai gerokai pralenkė silicį patalpose, atitinkamai 23,1 % ir 14,1 % LED šviesos paverčiant elektros energija, o silicio' galios konversijos efektyvumas yra 9,3 %.

Tyrėjai nenuostabu, kad įkrovimo bandymo, kurio metu jie nustatė, kiek laiko moduliams prireikė iki pusės įkrauto 4,18 voltų akumuliatoriaus užpildyti, reitingai buvo tokie patys, o silicis atsidūrė paskutinėje vietoje daugiau nei pusantros dienos.

Komanda buvo suinteresuota sužinoti, ar silicio modulis, nepaisant prasto našumo, palyginti su aukščiausios lentynos konkurentais, galėtų sukurti pakankamai energijos, kad galėtų paleisti mažos paklausos daiktų interneto įrenginį, sakė Shore.

Jų pasirinktas daiktų interneto įrenginys kitam eksperimentui buvo temperatūros jutiklis, kurį jie prijungė prie silicio PV modulio, dar kartą padėto po šviesos diodu. Įjungę jutiklį, mokslininkai nustatė, kad jis galėjo belaidžiu būdu perduoti temperatūros rodmenis į netoliese esantį kompiuterį, maitinamą vien silicio modulio. Po dviejų valandų jie išjungė šviesą juodojoje dėžutėje ir jutiklis toliau veikė, jo baterija išsikrovė perpus greičiau, nei reikėjo įkrauti.

& quot;Net su mažiau efektyviu mini moduliu nustatėme, kad vis tiek galime tiekti daugiau energijos nei sunaudoja belaidis jutiklis," Šoras pasakė.

Tyrėjai' išvados rodo, kad jau visur esanti medžiaga lauko PV moduliuose gali būti panaudota vidaus prietaisams su mažos talpos baterijomis. Rezultatai ypač tinka komerciniams pastatams, kuriuose apšvietimas dega visą parą. Tačiau kaip gerai PV maitinami įrenginiai veiktų patalpose, kurios visą dieną apšviečiamos su pertraukomis arba išjungiamos naktį? O kiek įtakos turėtų iš išorės sklindanti aplinkos šviesa? Namai ir biurų patalpos vis dėlto nėra juodosios dėžės.

Grupė planuoja išspręsti abu klausimus, pirmiausia įrengdama šviesos matavimo prietaisus NIST's Net-Zero Energy Residential Test Facility, kad suprastų, kokią šviesą galima gauti per dieną vidutinėje gyvenamojoje vietoje Shore. sakė. Tada jie'pakartos nulinio grynojo namo apšvietimo sąlygas laboratorijoje, kad išsiaiškintų, kaip PV maitinami daiktų interneto įrenginiai veikia gyvenamajame name.

Jų duomenų įvedimas į kompiuterinius modelius taip pat bus svarbus numatant, kiek galios PV moduliai pagamintų patalpose, esant tam tikram šviesos lygiui, o tai yra pagrindinė galimybė ekonomiškai efektyviai įgyvendinti technologiją.

& quot;Mes'nuolat įjungiame apšvietimą ir, vis labiau link kompiuterizuotų komercinių pastatų ir namų, fotovoltinės energijos gali būti būdas surinkti dalį iššvaistomos šviesos energijos ir pagerinti energijos vartojimo efektyvumą. ," Šoras pasakė.

Istorijos šaltinis:

MedžiagospateikėNacionalinis standartų ir technologijų institutas (NIST).Pastaba: turinys gali būti redaguojamas pagal stilių ir ilgį.