PV-Leaf เลียนแบบธรรมชาติ เปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้า-น้ำสะอาด
มีการออกแบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ การออกแบบนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างของใบไม้ และมีประสิทธิภาพมากกว่าเทคโนโลยีทั่วไปบางประเภท
การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) แปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า เซลล์ PV ก่อนหน้านี้ไม่มีประสิทธิภาพมากนัก โดยพลังงานแสงอาทิตย์ 10-25 เปอร์เซ็นต์ถูกแปลงเป็นไฟฟ้า และพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหลือที่ใช้ไม่ได้อาจทำให้เซลล์ PV ร้อนจัดเมื่อเป็นวันในฤดูร้อนที่มีแดดจัด
วิธีหนึ่งในการทำให้เซลล์ PV เย็นลงคือการใช้วิธีการจัดการความร้อนแบบแอคทีฟ ซึ่งอาจทำได้โดยการกำจัดความร้อนผ่านการไหลของน้ำหรืออากาศ สิ่งนี้สามารถเพิ่มความซับซ้อนในเทคโนโลยีได้ เนื่องจากต้องใช้โครงสร้างการแลกเปลี่ยนความร้อนและ/หรือโครงสร้างไฮดรอลิกเพื่อทำให้เย็นลง ซึ่งสามารถเพิ่มต้นทุนได้ และยังเกี่ยวข้องกับปริมาณการใช้ไฟฟ้าแบบปรสิต (parasitic electricity consumption) ที่ทำให้พลังงานลดลง นอกจากนี้ ยังสามารถใช้วิธีการจัดการความร้อนแบบพาสซีฟได้ แต่แม้จะเรียบง่ายแต่กลับไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร
ขณะนี้ นักวิจัยจาก Imperial College London กำลังมองหาการออกแบบเทคโนโลยี PV ใหม่เพื่อให้สามารถผลิตไฟฟ้า ความร้อน และน้ำสะอาดร่วมกันได้ ขณะเดียวกันก็มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงสมรรถนะทางไฟฟ้าด้วย นักวิทยาศาสตร์มองไปที่เพื่อนสีเขียวของเราซึ่งก็คือพืช เทคโนโลยีใหม่นี้มีชื่อเรียกอย่างเหมาะเจาะว่า Photovoltaic Leaf (เรียกสั้น ๆ ว่า PV-leaf) และสร้างขึ้นจากวัสดุราคาประหยัด
ใบพืชเป็นโครงสร้างที่น่าทึ่ง มันมีชั้นและโครงสร้างที่แตกต่างกันมากมาย ซึ่งช่วยให้สามารถเคลื่อนย้ายน้ำจากรากไปยังใบ ซึ่งเรียกว่าการคายน้ำ การคายน้ำช่วยให้ใบไม้เย็นและทำหน้าที่เพื่อให้สามารถสังเคราะห์แสงได้อย่างสมบูรณ์
นักวิทยาศาสตร์ใช้โครงสร้างนี้และสร้าง PV-leaf ขึ้นมา ซึ่งสามารถเลียนแบบกระบวนการคายน้ำได้ PV-leaf ประกอบด้วยเส้นใยธรรมชาติที่ขับเคลื่อนน้ำ (โดยไม่ต้องใช้ปั๊ม) จากแท้งค์น้ำแยกต่างหากไปยังเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งช่วยให้น้ำปกคลุมทั้งเซลล์และระเหยไป ไอน้ำและความร้อนสามารถถูกดักจับได้ภายในตัวสะสม นอกเหนือจากไฟฟ้าที่รวบรวมได้ ทั้งหมดนี้สะสมอยู่ในระบบที่ชาญฉลาดและถูกบรรจุอย่างประณีต ซึ่งสามารถขจัดความร้อนออกจากเซลล์แสงอาทิตย์ PV ได้อย่างมีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง
“การใช้การออกแบบที่เหมือนใบไม้ที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้สามารถช่วยเร่งการเปลี่ยนผ่านพลังงานทั่วโลก ในขณะเดียวกันก็จัดการกับความท้าทายเร่งด่วนระดับโลกสองประการ นั่นคือ ความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นและน้ำจืด” ศาสตราจารย์ Christos Markides หัวหน้าห้องปฏิบัติการ Clean Energy Processes Laboratory กล่าวในแถลงการณ์
เมื่อทำการทดสอบ PV-leaf จะมีประสิทธิภาพมากกว่าแผงโซลาร์เซลล์รูปทรงทั่วไป โดยที่ PV-leaf สามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ การออกแบบใหม่นี้ยังมีประโยชน์เพิ่มเติมในการผลิตน้ำจืดได้มากกว่า 4 หมื่นล้านลูกบาศก์เมตรในแต่ละปี และลดความจำเป็นในการใช้วัสดุที่มีรูพรุน พัดลม หน่วยควบคุม และปั๊มที่มีราคาแพง
เทคโนโลยีชิ้นใหม่นี้สามารถช่วยสร้างแรงบันดาลใจและยกระดับเทคโนโลยีพลังงานทดแทนยุคใหม่ทั้งหมดได้
การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
