Kwantowe kropki - przyszłość kolektorów słonecznych
Treść
Kolektory słoneczne, popularnie określane jako solary stają się coraz bardziej popularne. Technologia, która na początku miała więcej wad niż zalet, rozwinęła się już na tyle, że korzystanie z niej naprawdę zaczęło być opłacalne!
Nie oznacza to jednak, że wszystko już teraz działa idealnie i nie ma wad. Wady są i to potężne. Technologia idzie jednak naprzód i pojawiły się nowe rozwiązania, które mogą ją niesamowicie rozwinąć. O ile instalacje takie jak rekuperacja (wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła) są konieczne przy budowaniu nowego domu (naprawdę nie wyobrażam sobie, by można było jeszcze budować dom na starej wentylacji grawitacyjnej), tak kolektory słoneczne mimo, że coraz bardziej powszechne, nie są raczej instalacją obowiązkową – wady i zalety pozostają na razie w równowadze.
Kwantowe kropki to półprzewodnikowe, bardzo małe nanokryształy, o których być może słyszałeś już, że mogą być z powodzeniem zastosowane w znakowaniu komórek, nanosensorach i dostarczaniu leków do odpowiedniej części organizmu w medycynie. Ostatnio o kwantowych kropkach zrobiło się głośno, gdyż producenci telewizorów zaczęli reklamować swoje matryce z dopiskiem Quantum Dot. Co powiesz jednak na to, ze kwantowe kropki są również przyszłością kolektorów słonecznych? I to jaką przyszłością!? Co powiesz na panele solarne w sprayu?
Wady dotychczasowych technologii kolektorów słonecznych
O tym, że korzystanie z odnawialnej, ekologicznej energii słońca to przyszłość, chyba nie muszę Cię przekonywać. Już teraz stawiając na kolektor słoneczny możesz zapewnić sobie 70% energii potrzebnej do ogrzania wody w Twoim domu, zaś panele solarne powyżej 25 metrów kwadratowych bywają na tyle wydajne, że pozwolą Ci na wykorzystywanie zgromadzonego dzięki nim prądu także do innych celów. Obecnie stosowana technologia kolektorów słonecznych ma jednak wady, o których musisz wiedzieć.
Po pierwsze obecnie stosowane panele słoneczne są drogie. Ze względu na cenę, musisz liczyć się z tym, czy Twój solar będzie miał 15 metrów kwadratowych czy może 20 metrów kwadratowych. A jeśli chciałbyś zaszaleć i zrobić sobie solar o rozmiarze 100 metrów kwadratowych (w końcu masz duży dach)? Wtedy Twoja żona wybije Ci to szaleństwo z głowy...
Miejsce potrzebne do instalacji kolektora słonecznego – chodzi mi konkretnie o miejsce instalacji paneli słonecznych. Czasem Twój dach nie jest specjalnie duży, ani korzystnie ukształtowany. Nawet jednak na dużym dachu nie instaluje się paneli słonecznych w dowolnym miejscu. Trzeba dbać o to, by było to miejsce najdłużej nasłonecznione.
Obecne kolektory słoneczne działają tylko w dzień – czy to jest wada zapytasz? W końcu już nazwa panele słoneczne sugeruje, że potrzebują do działania słońca. No dobrze, ale energii potrzebujesz przecież przez cały czas, a nie tylko w trakcie dnia. Co więcej zimą dzień jest bardzo krótki i chociaż panele słoneczne wtedy też działają, to nie mają czasu wyprodukować dla Ciebie znaczącej ilości energii. Zresztą to nie tylko kwestia zimy, dnia i nocy. Wystarczy bardziej pochmurna aura i Twoich paneli solarnych równie dobrze mogłoby nie być. Zresztą to działanie, nawet w słoneczny dzień nie jest idealne. Najwięcej energii Twój kolektor słoneczny wyprodukuje dla Ciebie gdy słońce jest w zenicie, o wschodzie i zachodzie słońca nie będzie specjalnie wydajny. A co jeśli panele słoneczne mogłyby działać też w nocy? Science Fiction? Dzięki kwantowym kropkom już nie!
Wprawdzie używanie kolektorów słonecznych jest kojarzone jako działanie ekologiczne i sprzyjające ochronie środowiska. W praktyce nie jest tak różowo, a materiały używane do produkcji solarów takie arsen, kadm, selen, tellur są wysoce szkodliwe, toksyczne dla środowiska. Zresztą produkcja kolektorów słonecznych to nie jedyny moment, gdy zatruwają one środowisko, jest jeszcze problem z konserwacją i utylizacją (pozbywaniem się) zużytych czy zepsutych fragmentów instalacji słonecznej.
Kwantowe kropki w solarach
Kwantowe kropki (quantum dots) nanokryształy (wielkość od 2 do 10nm) mające cechy półprzewodników. Nie chcę przytłaczać Cię naukowym opisem tego czym są i jak działają kwantowe kropki, dość powiedzieć, że ich charakterystyka – pośrednia pomiędzy półprzewodnikami, a cząstkami kwantowymi - daje im wyjątkowe właściwości w pochłanianiu i emitowaniu światła. Jak widzisz skojarzenie z panelami słonecznymi nasuwa się od razu.
Co zastosowanie kwantowych kropek zmieni w produkcji nowych panel solarnych?
Każdy jeden kilowat energii słonecznej padającej na metr kwadratowy paneli słonecznych niesie za sobą energię w postaci światła widzialnego (ok. 44%), podczerwonego (ok. 52%) i ultrafioletowego (3,2%). Obecne solary są w stanie przerabiać na energię jedynie światło widzialne, które jak widzisz stanowi zaledwie 44% potencjalnej energii. Ponad połowa energii jest niewykorzystywana, tracona.
Panele słoneczne stworzone z użyciem kwantowych kropek są w stanie korzystać z całego spektrum promieniowania – to jest ze światła widzialnego, podczerwonego i ultrafioletowego!
Jakie możliwości to daje? Twoje nowe panele solarny, oparte na kwantowych kropkach będą w stanie produkować energię (niedużo, ale zawsze) nawet w nocy, gdy będzie do nich jedynie promieniowanie ultrafioletowe! Wydajność takich paneli będzie przynajmniej dwukrotnie wyższa i będą one o każdej porze dnia, nawet pochmurnego produkować więcej energii, niż obecne panele solarne gdy słońce jest w zenicie!
Kolejny atut zastosowania kwantowych kropek w kolektorach słonecznych to cena i ekologia. Panele solarne wykonane z kwantowych kropek nie wymagają takiej precyzji w konstruowaniu, nie są tak skomplikowane jak obecne panele solarne. Nie trzeba również wykorzystywać w nich rzadkich (i drogich) pierwiastków takich jak ind.
Solary w sprayu?
Czyli cena i ekologia – dwie poważne wady już rozwiązane i już w sumie to samo by wystarczyło, by zachłysnąć się tą nową technologią. Co jednak powiesz na panele solarne w sprayu?
Panele solarne w sprayu to nie jest koncept, to nie jest tylko teoretyczna możliwość, to jest technologia, która już istnieje. Panele solarne w sprayu korzystają oczywiście z technologii kwantowych kropek, a chodzi tutaj o sposób nakładania takiego panelu na powierzchnię – dokładnie w taki sam sposób jak nakładanie farby malarskiej aerografem – psikasz na dach, ścianę i masz panel solarny. Trzeba tylko podłączyć to do systemu kolektora słonecznego i masz działający solar. Ciężko uwierzyć, prawda? Możliwości jakie to za sobą niesie, są nieograniczone.
Nie będziesz już ograniczony wielkością swojego dachu (który będzie mógł być wykorzystany w całości jako panel solarny). Chcesz mieć więcej energii pochodzenia słonecznego? Dzięki kwantowym kropkom będziesz mógł zamienić w panel solarny ogrodzenie wokół swojego domu – całoroczne ogrzewanie wody w basenie za darmo included ;) Masz jakieś inne niewykorzystane powierzchnie? Bez problemu zamienisz je w panele słoneczne. Technologia tego typu nie jest skomplikowana – to nie są specjalistyczne warstwy jedna, na drugiej jak w obecnych kolektorach słonecznych. To jest jedna warstwa, którą bardzo łatwo uzupełnić w przypadku ubytku, usterki poprzez normalne zamalowanie jej sprayem!
Czy przyjdzie nam długo czekać na możliwość kupna paneli słonecznych opartych na kwantowych kropkach, czy też solarów w sprayu? Ta technologia już istnieje, dopracowywane są jedynie aspekty produkcyjne. Wiadomo też, że od wprowadzenia minie czas, zanim stanieje, będzie musiał nastąpić efekt skali. Wydaje się jednak że powszechnie dostępne kolektory słoneczne korzystające z potęgi kwantowych kropek to kwestia najbliższych 5 lat.
Autor: A. Górzyński