Levinud päikesetehnoloogia suudab nutiseadmeid toita siseruumides

Iga kord, kui lülitate kodus või kontoris valguse sisse, kulutate energiat. Aga mis siis, kui tulede lüliti pööramine tähendaks ka energia tootmist?

Tavaliselt mõtleme katustele kinnitatud päikese- ehk fotogalvaanilistele (PV) elementidele, mis muudavad päikesevalguse elektriks, kuid selle tehnoloogia siseruumidesse toomine võib veelgi tõsta hoonete energiatõhusust ja anda energiat juhtmevabadele nutikatele tehnoloogiatele, nagu suitsuandurid, kaamerad ja temperatuur. andurid, mida nimetatakse ka asjade Interneti (IoT) seadmeteks. Nüüd viitab riikliku standardite ja tehnoloogia instituudi (NIST) uuring, et lihtne lähenemine valguse hõivamiseks siseruumides võib olla käeulatuses. NIST-i teadlased testisid erinevatest materjalidest valmistatud väikeste modulaarsete PV-seadmete siseruumides laadimise võimet ja ühendasid seejärel madalaima efektiivsusega mooduli, mis koosneb ränist, juhtmevaba temperatuurianduriga.

Ajakirjas avaldatud meeskonna&tulemused #39Energiateaduse&võimendi; Tehnika, demonstreerige, et ränimoodul, mis neelab ainult LED-i valgust, andis rohkem energiat kui andur tarbis töötamise ajal. See tulemus viitab sellele, et seade võib pidevalt töötada, kui tuled põlevad, mis kaotaks vajaduse, et keegi akut käsitsi vahetaks või laadiks.

& quot; Valdkonna inimesed on eeldanud, et'asjade Interneti-seadmeid on võimalik PV-moodulitega pikas perspektiivis toita, kuid me pole varem näinud' seda toetavaid andmeid nüüd, nii et see on omamoodi esimene samm, et öelda, et saame hakkama," ütles Andrew Shore, NIST-i mehaanikainsener ja uuringu juhtiv autor.

Enamikku hooneid valgustavad päeval nii päike kui ka kunstlikud valgusallikad. Viimased võiksid hämaruse saabudes jätkata seadmete energiaga varustamist. Tavalistest siseruumides kasutatavatest allikatest (nt LED-idest) pärinev valgus aga katab kitsama valgusspektri kui päikese kiirgavad laiemad ribad ja mõned päikesepatareimaterjalid suudavad neid lainepikkusi paremini tabada kui teised.

Et täpselt teada saada, kuidas mõned erinevad materjalid kokku kuhjuvad, katsetasid Shore ja tema kolleegid galliumindiumfosfiidist (GaInP), galliumarseniidist (GaAs) - kahest materjalist, mis on suunatud valgele LED-valgusele - ja ränist, valmistatud PV minimooduleid. vähem tõhus, kuid taskukohasem ja tavalisem materjal.

Teadlased asetasid sentimeetri laiused moodulid valge LED-i alla, mis paiknesid läbipaistmatus mustas kastis, et blokeerida väliseid valgusallikaid. LED andis katsete ajal valgust fikseeritud intensiivsusega 1000 luksi, mis on võrreldav valgustasemega hästi valgustatud ruumis. Räni ja GaAs PV moodulite puhul osutus sisevalguses leotamine vähem tõhusaks kui päikesepaiste, kuid GaInP moodul toimis LED-i all palju paremini kui päikesevalgus. Nii GaInP kui ka GaAs moodulid ületasid siseruumides märkimisväärselt räni, muutes vastavalt 23,1% ja 14,1% LED-valgusest elektrienergiaks, võrreldes räni' 9,3% võimsuse muundamise efektiivsusega.

Teadlastele ei tulnud üllatusena, et pingerida oli sama laadimistesti puhul, mille käigus nad määrasid, kui kaua kulus moodulitel pooleldi laetud 4,18-voldise aku täitmiseks, kusjuures räni jäi viimaseks rohkem kui 100 meetri võrra. poolteist päeva.

Meeskond oli huvitatud sellest, kas ränimoodul suudab vaatamata oma kehvale jõudlusele võrreldes kõrgeima riiuliga konkurentidega toota piisavalt energiat madala nõudlusega asjade Interneti-seadme käitamiseks, ütles Shore.

Nende järgmise katse jaoks valitud asjade Interneti-seade oli temperatuuriandur, mille nad ühendasid ränist PV-mooduliga, asetades taas LED-i alla. Anduri sisselülitamisel leidsid teadlased, et see suutis temperatuurinäidud juhtmevabalt edastada lähedalasuvasse arvutisse, mida toidab ainult ränimoodul. Kahe tunni pärast kustutasid nad mustas kastis tule ja andur jätkas töötamist, aku tühjenes poole võrra kiiremini, kui laadimiseks kulus.

& quot;Isegi vähem tõhusa minimooduli puhul avastasime, et suudame ikkagi tarnida rohkem voolu, kui traadita andur tarbib," Shore ütles.

Teadlased' leiud viitavad sellele, et välistingimustes PV-moodulites juba üldlevinud materjali saab kasutada väikese võimsusega akudega siseseadmete jaoks. Tulemused on eriti rakendatavad ärihoonete puhul, kus tuled põlevad ööpäevaringselt. Kuid kui hästi töötaksid PV-toitega seadmed ruumides, mis on päeva jooksul ainult katkendlikult valgustatud või öösel välja lülitatud? Ja kui palju mõjutaks väljast sissevalguv valgus? Kodud ja kontoriruumid pole ju ikkagi' mustad kastid.

Meeskond kavatseb mõlema küsimusega tegeleda, esmalt seadistades valgusmõõteseadmed NIST's Net-Zero Energy Residential Residential Test Facility, et saada ülevaade sellest, milline valgus on keskmises elukohas Shore'is ööpäevaringselt saadaval. ütles. Seejärel kopeerivad nad laboris null-nullmaja valgustingimusi, et teada saada, kuidas PV-toitega IoT-seadmed elamutes toimivad.

Nende andmete sisestamine arvutimudelitesse on oluline ka selleks, et ennustada, kui palju PV-moodulid toodaksid siseruumides teatud valgustuse korral, mis on tehnoloogia kulutõhusa rakendamise võtmevõime.

& quot;Me'lülitame oma tuled kogu aeg sisse ja kui liigume rohkem arvutipõhiste ärihoonete ja kodude poole, võib fotovolt olla viis raisatud valgusenergia kogumiseks ja energiatõhususe parandamiseks ," Shore ütles.

Loo allikas:

Materjalidpoolt ette nähtudNational Institute of Standards and Technology (NIST).Märkus. Sisu saab muuta stiili ja pikkuse järgi.