Inženýři, kteří se pokoušejí učinit sluneční energii dostupnější pro průměrného uživatele, již dlouho čelili hlavolamu. Solární panely zachycují mnohem více energie, když se mohou posouvat, aby sledovaly pohyb slunce po obloze. Zařízení potřebná k přemisťování panelů jsou však drahá a obecně jsou příliš těžká na to, aby se dala použít na šikmé střechy.
Související obsah
- Tento solární článek se může vznášet na bublině
- USA by mohly přejít na většinou obnovitelné zdroje energie, nepotřebují žádné baterie
- Sledujte, jak se tento kus papíru sklopí a odejde
Vědci z University of Michigan si nyní půjčili od kirigami, japonského umění řezání papíru, aby vytvořili nový druh sledovacího panelu. Ploché plastové listy solárních článků jsou opatřeny laserovým řezem pomocí malých řezů. Po zatažení se pláty stočí do tří rozměrů a nabízejí vyvýšené povrchy směrem ke směru slunce.
"Tady máme substrát, který je opravdu tenký." Je to lehké, nemusí být nakloněno velkými podpěrami nebo stroji, “říká Max Shtein, docent na materiálové vědy a inženýrství na univerzitě. "Jediné, co musíte udělat, je to natáhnout."
Solární články kirigami jsou výsledkem spolupráce mezi týmem Shteina a umělcem papíru Matthew Shlian. Shlian, známý svými futuristicky vyhlížejícími sochami vyrobenými z geometricky složeného, plisovaného a krájeného papíru, přišel před několika lety Shteinovou laboratoří a hledal vědce, se kterými by mohli pracovat. On a Shtein to okamžitě zasáhli. Pravidelně se setkávali a snažili se zjistit, jak lze využít Shlianovy zkušenosti s manipulací plochých povrchů v jednom z Shteinových projektů. Jednoho dne Shlian ukázal Shteinovi formu, se kterou pracoval, kde je papír nakrájen na malé štěrbiny. Když Shtein přitáhl konce, rozšířil se do trojrozměrné sítě.
"Myslel jsem, že, ha, bingo!" Vzpomíná Shtein. To by bylo ideální pro solární panel.
Tým provedl simulaci pomocí panelů kirigami na základě podmínek během letního slunovratu v Arizoně. Simulace naznačovala, že panel kirigami fungoval téměř stejně dobře jako konvenční mechanicky poháněný sledovací solární panel a byl o 36 procent efektivnější než stacionární panel. Výsledky byly zveřejněny v časopise Nature Communications .
Panely kirigami jsou od používání spotřebiteli roky daleko - Shtein doufá, že získá více finančních prostředků na další podporu projektu. Mohly by však být levnější než běžné panely. Zatímco náklady na solární moduly v průběhu let dramaticky poklesly (asi 75 procent od roku 2009, podle zprávy Mezinárodní agentury pro energii z obnovitelných zdrojů), cena instalace zůstala tvrdohlavě vysoká. Panely kirigami by se snadněji instalovaly a vyžadovaly méně těžké vybavení.
Projekt je stále v koncepční fázi; tým ještě nevytvořil funkční prototyp panelu. Bude nutné provést další zkoušky, aby se zjistilo, zda jsou tenké a flexibilní solární panely dostatečně odolné, aby mohly být každý rok v průběhu let zatahovány do nových pozic. Pokud tým doufá, že postaví panel schopný trvat 25 let, budou listy podle Shteinova odhadu muset odolat asi 25 000 pohybům.
"Může to udělat?" Zeptá se Shtein. "To jsme tolik netestovali."
Také není zatím jasné, jaký mechanismus bude použit k roztažení panelů, i když by to bylo pravděpodobně mnohem lehčí než tradiční sledovače.
Stejný vzorec kirigami používaný na solárních panelech může mít aplikace daleko za sluneční energií, říká Shtein. Je možné, že by tento vzor mohl být užitečný v kamerách a v leteckém a automobilovém průmyslu, i když Shtein říká, že nemá svobodu poskytovat mnoho podrobností.
Origami, známý bratranec kirigami, se používá pro mnoho vědeckých a technických aplikací, od srdečních stentů po vzdušná zrcátka až po airbagy v autech. Kirigami sám byl nedávno použit výzkumníky Cornell k výrobě malých ohýbatelných tranzistorů. Řezané z grafenu (vrstvy uhlíku o jeden atom tlustý), tranzistory mohly být použity k vytvoření nanomachines pro libovolný počet účelů.
