Η νέα τεχνολογία συνδυάζει δύο απαιτήσεις που μέχρι σήμερα δύσκολα συνυπήρχαν: αρκετή διαφάνεια ώστε το υλικό να μπορεί πράγματι να χρησιμοποιηθεί ως παράθυρο και παράλληλα αρκετά υψηλή απόδοση ώστε η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας να έχει πρακτικό ενδιαφέρον.
Οι ερευνητές του University of Southern Denmark, στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος CitySolar, ανέπτυξαν φωτοβολταϊκή κυψέλη που συνδυάζει οργανικά υλικά με περοβσκίτη και πέτυχαν απόδοση 12,3%, διατηρώντας ταυτόχρονα διαφάνεια περίπου 30%.
Το ποσοστό απόδοσης πλησιάζει εκείνο εμπορικών φωτοβολταϊκών τεχνολογιών, με μία ουσιώδη διαφορά: η νέα κυψέλη δεν προορίζεται για μια ταράτσα ή ένα φωτοβολταϊκό πάρκο, αλλά για γυάλινες επιφάνειες που ούτως ή άλλως αποτελούν μέρος ενός κτιρίου.
Όταν η πρόσοψη αρχίζει να παράγει ενέργεια
Αυτό είναι και το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της τεχνολογίας. Τα σύγχρονα κτίρια γραφείων διαθέτουν συχνά τεράστιες γυάλινες προσόψεις, οι οποίες μέχρι σήμερα λειτουργούν αποκλειστικά ως αρχιτεκτονικά στοιχεία. Εάν ένα μέρος αυτών των επιφανειών μπορούσε να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, το ίδιο το κτίριο θα αποκτούσε μια νέα ενεργειακή λειτουργία χωρίς να απαιτείται πρόσθετος χώρος.
«Οι μεγάλες γυάλινες προσόψεις των σύγχρονων κτιρίων γραφείων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παραγωγή ενέργειας χωρίς να απαιτείται επιπλέον χώρος ή ιδιαίτερες δομικές παρεμβάσεις», ανέφερε ο καθηγητής Morten Madsen, ένας από τους βασικούς ερευνητές του έργου. Για πυκνοδομημένες πόλεις, όπου η διαθέσιμη επιφάνεια για φωτοβολταϊκά είναι περιορισμένη, η δυνατότητα αξιοποίησης των ίδιων των όψεων των κτιρίων ανοίγει μια διαφορετική προοπτική. Δεν αντικαθιστά τα συμβατικά φωτοβολταϊκά, αλλά προσθέτει επιφάνειες που μέχρι σήμερα έμεναν ενεργειακά ανεκμετάλλευτες.
Πώς περνά το φως και παράγεται ταυτόχρονα ρεύμα
Η βασική τεχνική δυσκολία στα ηλιακά παράθυρα ήταν πάντα η ίδια: όσο μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφούσε η κυψέλη για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, τόσο λιγότερο φως περνούσε στο εσωτερικό. Το CitySolar επιχειρεί να λύσει αυτόν τον συμβιβασμό αξιοποιώντας διαφορετικές περιοχές του ηλιακού φάσματος.
Το στρώμα περοβσκίτη απορροφά κυρίως ακτινοβολία κοντά στο υπεριώδες, ενώ η οργανική κυψέλη συλλέγει ενέργεια από το εγγύς υπέρυθρο. Αντίθετα, μεγάλο μέρος του ορατού φωτός εξακολουθεί να περνά μέσα από το υλικό. Έτσι, το παράθυρο παραμένει σε έναν βαθμό διαφανές, αλλά χρησιμοποιεί τμήματα της ηλιακής ακτινοβολίας που δεν είναι ορατά στο ανθρώπινο μάτι για να παράγει ηλεκτρισμό. Μέχρι σήμερα, οι ημιδιαφανείς φωτοβολταϊκές λύσεις δυσκολεύονταν να πετύχουν αυτή την ισορροπία: είτε είχαν χαμηλή ενεργειακή απόδοση είτε ήταν υπερβολικά αδιαφανείς για πραγματική χρήση σε παράθυρα.
Υπάρχει όμως ακόμη απόσταση από την αγορά
Παρά το νέο ρεκόρ, τα ενεργειακά παράθυρα δεν βρίσκονται ακόμη στο στάδιο της μαζικής εμπορικής διάθεσης. Η τεχνολογία βρίσκεται σήμερα σε επίπεδο τεχνολογικής ωριμότητας TRL 5-6, δηλαδή έχει ξεπεράσει το αρχικό εργαστηριακό στάδιο, αλλά εξακολουθεί να βρίσκεται στη φάση ανάπτυξης και δοκιμής πρωτοτύπων. Το CitySolar έχει λάβει χρηματοδότηση σχεδόν 4 εκατ. ευρώ από την Ευρωπαϊκή Ένωση, ενώ η ερευνητική ομάδα βρίσκεται ήδη σε επαφή με βιομηχανικούς εταίρους προκειμένου να εξετάσει πώς η παραγωγή μπορεί να περάσει σε μεγαλύτερη κλίμακα.
Ένα ακόμη κρίσιμο στοιχείο είναι το κόστος. Σύμφωνα με τον Madsen, τόσο τα οργανικά υλικά όσο και ο περοβσκίτης που χρησιμοποιούνται στις κυψέλες είναι σχετικά οικονομικά, γεγονός που ενισχύει τις πιθανότητες μελλοντικής εμπορικής αξιοποίησης.
Ένα κτίριο που δεν καταναλώνει μόνο, αλλά παράγει
Η τεχνολογία αποκτά ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την Ευρώπη, όπου ο κτιριακός τομέας βρίσκεται στο επίκεντρο της προσπάθειας για μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών. Η φιλοσοφία αλλάζει σταδιακά: το κτίριο δεν αντιμετωπίζεται πλέον μόνο ως ένας μεγάλος καταναλωτής που πρέπει να γίνει αποδοτικότερος, αλλά και ως υποδομή που μπορεί να παράγει μέρος της ενέργειας που χρειάζεται.
Σε αυτή τη λογική, η ταράτσα δεν είναι η μοναδική διαθέσιμη επιφάνεια. Τοίχοι, προσόψεις και πλέον ακόμη και παράθυρα μπορούν να αποκτήσουν ενεργειακό ρόλο. Απέχουμε ακόμη από την εικόνα ενός ουρανοξύστη που καλύπτει μόνος του τις ανάγκες του μέσω των τζαμιών του. Το νέο ρεκόρ, όμως, δείχνει ότι η ιδέα ενός παραθύρου που αφήνει το φως να περά ενώ ταυτόχρονα παράγει ηλεκτρική ενέργεια αρχίζει να μετακινείται από το εργαστήριο προς την πραγματική εφαρμογή.
Διαβάστε ακόμη
