od karelkilian » pát led 17, 2020 2:46 pm máme tu pátek, a vy už určitě víte, co to znamená
Ano, další článek k zamyšlení i diskuzi! A tentokrát na téma, které mi přijde hodně zajímavé.... Ale nebudu napovídat - posuďte sami!Přeji hezký den a víkend.
Karel Kilián
Samočisticí solární panely inspirované přírodou
Příroda inspiruje člověka v mnoha směrech a jak vám ukážeme tímto článkem - i v oblasti solární energetiky. Mnohé problémy, které dnes složitě řešíme pomocí výkonných počítačů, příroda vyřešila už před několika miliony let.
Tento fakt je natolik zajímavý, že existuje vědní obor biomimetika, který zkoumá u živých organismů zajímavá „konstrukční řešení“ a snaží se je napodobit a využít k vývoji nových vynálezů, technických řešení a pro další pokrok.
Mezinárodní tým vědců je přesvědčen, že na základě inspirace z přírody objevil řešení problému, který často trápí mnoho majitelů a provozovatelů solárních elektráren. Otázka zní: jak nejlépe odstranit prach z panelů, aby byla zachována jejich účinnost a schopnost absorbovat světlo?
Aby byly panely čisté
„Udržování čistých oken, automobilů a dalších povrchů je v prašném prostředí, jako je poušť, je velmi náročné,“ říká vědec Yair Kaufman z kalifornské univerzity v Santa Barbaře, jež studuje molekulární interakce mezi rozhraními. „Existují však rostliny a hmyz, které to bez námahy zvládnou.“ Jeho tým se zaměřil na mechanismus tzv. „samočištění“, který rostliny a hmyz používají, aby se zbavily prachu.
Snad nejznámější „samočistící“ rostlinou je lotos, jehož květy zůstávají prakticky bez prachu kvůli velice silné schopnosti odpuzovat vodu - tzv. „hydrofobicitě“. Lotosový květ má tenký voskový povlak odpuzující vodu - a spolu s ní i prach a další patogeny.
„Během procesu samočištění klouže kapička vody po povrchu a odděluje částice prachu,“ vysvětlil Kaufman. „Přesto, jak všichni víme, když máme špinavá okna, nestačí je jen umýt vodou.“ V případě oken bývá potřeba použít také čistící a mechanické prostředky.
Proti tomu nanotextura na povrchu květů nedovolí částicím prachu ulpět, což usnadňuje kapkám jejich odstraňování. Podobný způsob nalezneme u některých druhů hmyzu, jako jsou motýli a vážky, které nejsou schopné si důkladně očistit všechny části těla.
Spásné samočištění
Samočisticí technologie byly zkoumány již dříve. Většinou se však studie zaměřovaly na schopnost odstranit z povrchu vodu. Solární panely se však často nacházejí v suchých oblastech s minimem srážek, kde je mnohem významnějším problémem nahromaděný prach.
Vědecká práce, publikovaná v časopise American Chemical Society Langmuir, se proto více zaměřila na schopnost samočisticích povrchů odstraňovat prachové částice. Odborníci se snažili lépe pochopit síly, které během samočištění oddělují částice od povrchu, a vliv nanotextur na tyto síly.
Ve snaze najít odpověď vědci připravili čtyři materiály na bázi křemíku, které by mohly být použity jako povlak pro solární panely. Jednalo se o hladký hydrofilní povrch, nanotexturovaný hydrofilní povrch, hladký hydrofobní a nanotexturovaný hydrofobní povrch.
„Největší výzvou bylo zjistit původ síly, která odděluje částice od povrchu,“ uvedl Kaufman. „Teoreticky jsme tyto síly analyzovali a odvodili relativně jednoduché rovnice, které v budoucnu umožní navrhovat samočisticí solární panely. “
Odstraní 98 % prachu
Jako nejúčinnější se nakonec ukázal hydrofobní nanotexturovaný povrch, který dokázal odstranit až 98 % částic prachu. Odborníci zapojení do projektu se domnívají, že úprava povrchu solárních panelů tímto způsobem by mohla být využita k významnému zvýšení potenciálu elektráren poháněných sluncem.
„Prach je pro solární panely velkým problémem,“ říká Kaufman. „Podívejte se například na to, co se stalo s vozítkem Opportunity, když bylo na Marsu vystaveno prachu.“ Prach na Marsu pomalu zakrýval jeho solární panely, čímž vozítko postupně „usmrtil“. Příklad ukazuje, jak snadno může prach zabít projekt, který stál miliardy dolarů.
Na Zemi prach v poušti zasype solární panel během několika hodin až dní. Tento prach snižuje energii generovanou solárními panely o 30 až 80 %. Proto, aby byla zachována účinnost těchto solárních panelů, je nutné je často čistit.
Vědecký objev je zatím teprve v úvodní fázi a bude nutné udělat ještě hodně práce, než se povede aplikovat výsledky do běžného života v podobě komerčního produktu. Každopádně jde o nesmírně slibnou technologii, která by mohla vyřešit jeden z největších problémů, s nimiž se solární energetika musí potýkat.
Co říkáte na samočisticí solární panely inspirované lotosem?
Zdroje: yairkaufman.com, pubs.acs.org, digitaltrends.com.
