Zonneramen wekken elektrische en thermische energie op
Jun 30, 2022
Wetenschappers van de Hong Kong University of Science and Technology hebben een dual-band selectief zonne-oogstvenster (SSH) ontwikkeld op basis van transparante fotovoltaïsche (TPV) en transparante zonneabsorber (TSA). TSA wordt gebruikt om ultraviolet (UV) of nabij-infrarood (NIR) licht om te zetten in thermische energie.
De verzamelde thermische energie wordt gewonnen door de lucht te ventileren en kan worden gebruikt om binnenruimtes te verwarmen tijdens het koude seizoen of om de koelbelasting binnenshuis te verminderen tijdens het warme seizoen", leggen ze uit. We demonstreerden een zichtbare lichttransmissie van 42 procent voor de SSH ramen, een conversie-efficiëntie van zonne-energie naar elektriciteit van 0,75 procent en een temperatuurstijging van de ventilatielucht van 10 graden Celsius."
Het team gebruikte een luminescente zonneconcentrator (TPV) op basis van koper-indiumsulfide en zinksulfide (CuInS2/ZnS) quantum dots (QD) als een extern venster. Het is in staat om UV-licht te verzamelen en door te geven aan een ondoorzichtig fotovoltaïsch apparaat dat zich aan de rand van het transparante substraat bevindt voor stroomopwekking. En de TSA wordt gebruikt om de binnenkant van het raam te creëren die warmte genereert en verzamelt.
Het team zegt: "De warmte-energie wordt voornamelijk gewonnen uit de geventileerde lucht in de opening en gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals het verwarmen van binnenruimtes tijdens het koude seizoen."
De academici creëerden een prototype van 30 cm x 30 cm x 2,4 cm door het TPV-element te monteren met de TSA aan de binnenkant. Ze beweren dat het apparaat een aanzienlijke transmissie van zichtbaar licht vertoont en in staat is 6 watt elektriciteit en ongeveer 150 watt warmte per vierkante meter te genereren.
Ze zeggen: "De thermische energie is 25 keer meer dan de opgewekte elektriciteit, wat aantoont dat het verzamelen van thermische energie van het grootste belang is voor in gebouwen geïntegreerde zonnecollectoren. Het totale effectieve rendement van het verzamelen van warmte-energie via luchtventilatie wordt geschat op meer dan 30 procent onder typische bedrijfsomstandigheden voor toepassingen voor het verwarmen van ruimten in gebouwen."
Ze beschrijven de resultaten in hun recente artikel "Selective Solar Harvesting Windows for Full-Spectrum Utilization", gepubliceerd in Advanced Science. De resultaten van het onderzoek zijn beschreven in het artikel "Selective Solar Harvesting Windows for Full-Spectrum Utilization" in Science.
Ze zeggen: "SSH-ramen kunnen tot 61,5 procent van de jaarlijkse verwarming, ventilatie en airconditioning (HVAC) energie besparen in vergelijking met gewoon glas, en ze kunnen 19,1 procent van de jaarlijkse energiebesparing opleveren."
