Solar-Panel Produktivität gesteigert durch Origami

Sonnenkollektoren sind heutzutage flach, aber in Origami-ähnliche Art und Weise Falten helfen könnte dramatisch steigern die Menge an Energie, die sie erzeugen könnte, sagen Wissenschaftler.

Forschung in Solar- oder Photovoltaik-Panels so weit haben sie gehalten flach weitgehend zu verhindern, dass sie Schatten, die möglicherweise verringern die Menge des Lichtes, die sie ernten konnte. Zweidimensionale Panels sind auch viel einfacher, auf den Dächern zu installieren und eignen sich gut zum standard groß angelegte Fertigungstechniken.

Noch, dreidimensionalen Solarzellen könnten im Prinzip absorbieren mehr Licht und erzeugen mehr Energie als ein Flachbildschirm von der gleichen Gegend Stellfläche, der unter Umständen nützlich könnte, wo der verfügbare Platz begrenzt ist. Die Idee ist, dass kein Licht, die normalerweise ungenutzt von einem Solar-Panel-Oberfläche reflektieren könnte dann auf ein weiteres Panel verfangen könnte.

"Das war eine völlig"Bio-inspired"Idee", sagte Forscher Jeffrey Grossman, ein theoretischer Physiker am MIT. "Ich war Wandern bis am Lake Tahoe in Kalifornien und die Formen der Bäume zu bemerken und sich Fragen,"Warum haben sie eine bestimmte Form übereinander?""

Solar-Panel-Entwicklung

Um die optimale Form zu untersuchen, ein 3-d-Panel dauern kann, um das meiste Licht zu ernten, Wissenschaftler verwendet einen "genetischen Algorithmus" Sonnenkollektoren in einer Computersimulation entwickeln.

Das Modell, das sie zufällig entwickelt Jumbles von flachen, dreieckigen doppelseitige Sonnenkollektoren erzeugt und analysiert, die die meiste Energie erzeugt, als eine virtuelle Sonne über den Himmel bewegt. Die besten wurden dann "gedeckt" gemeinsam für "Nachwuchs", die Funktionen der einzelnen mit "Mutationen", die ihre Strukturen unterschiedlich kombiniert. Dieser Prozess wiederholte sich dann bis zu Millionen von Generationen, alle um zu sehen, was sich entwickeln könnte.

Angenommen, ein rund 1.075 qm große Fläche (100 qm), würde flache Sonnenkollektoren täglich rund 50 Kilowattstunden erzeugen. Zum Vergleich: die besten 3-d-Strukturen die Forscher kam mit — jagged Cluster von 64 Dreiecke – konnten mehr als 60 Kilowattstunden täglich ernten, wenn die Geräte 6,5 Fuß hoch (2 Meter waren) und bis zu 120 Kilowatt-Stunden tägliche If die Entwürfe war etwa 33 Fuß hoch (10 Meter).

Da diese gezackten Cluster wahrscheinlich unhandlich zu nutzen erweisen würde, erforschten die Wissenschaftler eine vereinfachte Version, die sie "die Trichter" genannt, ähnlich wie ein Rechteck, dessen Seiten jeweils in der Mitte eingebrochen, ein Design, die erzeugt fast so viel Energie wie die besten Strukturen entwickelt.

"Ich dachte ursprünglich, dass solche Strukturen nur hilfreich in Situationen wäre, wo befindet sich an einer Prämie – zum Beispiel, Dächer,", sagte Grossman. "In letzter Zeit, haben aber wir mehr und mehr Richtungen für Ideen, die machen kann 3-d-Strukturen attraktiver als Flachbildschirme auch wenn Bereich nicht beschränkt erforscht."

Keine beweglichen Teile

Zum Beispiel sagt 3-d-Solar-Panels so einfach umzusetzen wie flach, die beim generieren mehr Energie – beispielsweise durch Ausnutzung des Lichts von der Erde reflektiert sein könnte, Grossmann. Zwei Drittel der Kosten für ein Panel für Wohn- oder Gewerbeimmobilien Aufdachmontage ist aufgrund der Modul und Installation Kosten, nicht die Kosten für das Silizium oder anderen Materialien, die Sonnenenergie in Strom umwandelt. Man könnte sich vorstellen Versand 3-d-Platten flach und dann öffnen sie wie Origami für den Einsatz.

Auch mit 3-d-Solar-Panels, die Art und Weise ihrer Komponenten werden eingerichtet, sie erzeugen Strom gleichmäßig über den Tag. Um das gleiche mit Flachbildschirmen zu erreichen, muss man anordnen auf Systemen, die die Bewegung der Sonne über den Himmel zu verfolgen "die ist ein großes Manko, da Sie wirklich nicht wollen, keine beweglichen Teile, die auf Ihr Dach zu sitzen", sagte Grossman. "Alles was sich bewegt mit der Zeit leicht brechen kann und braucht mehr Pflege."

"Ich bin begeistert von der Tatsache, dass eine scheinbar einfache Idee helfen könnte, senken Sie die Kosten für Solarstrom" hinzugefügt Grossman. Die Forscher sind nun die Kooperation mit Experimentatoren, Prototypen ihrer Computer-generierte Designs zu bauen.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert online am 16. Februar in Applied Physics Letters.

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