CP v2

Tag: Pastatų energetika

  • Spalvotos saulės baterijos istoriniuose pastatuose: nauja plėvelė išlaiko iki 95 proc. galios

    Saulės energijos plėtra susiduria su praktišku barjeru ten, kur miestai saugo istorinį vaizdą: įprastos tamsios saulės baterijos dažnai laikomos vizualiai netinkamomis. Dėl to dalis pastatų, ypač paveldo teritorijose, lieka be galimybės gaminti elektrą vietoje.

    Architektams ir pastatų savininkams vis dažniau siūlomi sprendimai, leidžiantys saulės modulius paversti ne tik inžineriniu, bet ir dizaino elementu. Pastaruoju metu dėmesį patraukė technologija, kuri leidžia fotovoltinius paviršius priderinti prie stogo čerpių, plytų ar fasado tekstūrų.

    Skaitmenizuoti ir vadinamieji išmanieji pastatai naudoja vis daugiau elektros, nes remiasi jutiklių, automatizavimo, ryšio tinklų ir duomenų apdorojimo sprendimais. Energetikos sistemos apkrovą didina ir duomenų centrai, kurie aptarnauja šiuos procesus, todėl vietinė, ant pastato gaminama elektra tampa vis svarbesnė.

    Tačiau istorinėse zonose dažnai galioja griežtesni estetiniai reikalavimai, todėl tradiciniai moduliai gali būti ribojami arba vertinami nepalankiai. Šį atotrūkį bandoma mažinti sprendimais, kurie leidžia saulės baterijoms vizualiai susilieti su aplinka.

    Aprašoma plėvelė kuriama taip, kad imituotų įvairius paviršius, o jos vizualiniai raštai formuojami mikroskopinėmis 3D struktūromis. Sprendimas siejamas su biomimikrija, kai įkvėpimo semiamasi iš gamtoje sutinkamų šviesos sąveikos principų, pavyzdžiui, drugelių sparnų optinių efektų.

    Esminė idėja ta, kad danga išlieka pakankamai skaidri: saulės šviesa gali pasiekti po ja esančius fotovoltinius elementus, todėl elektros gamyba smarkiai nenukenčia. Skelbiama, kad toks sprendimas gali išlaikyti apie 95 proc. įprastos juodos saulės baterijos galios.

    Jei deklaruojamas efektyvumas pasitvirtina realiose sąlygose, tai atveria daugiau galimybių saulės energijai ten, kur iki šiol dominavo kompromisai tarp estetikos ir tvarumo. Praktikoje tai galėtų reikšti daugiau projektų senamiesčiuose, kultūros paveldo teritorijose ar pastatuose su griežtais architektūriniais reikalavimais.

    Vis dėlto galutinį sprendimo pritaikomumą dažniausiai lemia ne vien galia, bet ir ilgaamžiškumas, atsparumas aplinkos poveikiui, montavimo sudėtingumas bei kaina. Rinkai bręstant, tokios technologijos gali tapti nišiniu, bet strategiškai svarbiu įrankiu, padedančiu didinti vietinės saulės energetikos dalį.

    Artimiausiais metais didžiausias klausimas bus, ar spalvotos ir tekstūrinės dangos bus siūlomos pakankamu mastu ir ar jas priims paveldo reikalavimus taikančios institucijos. Jei taip, saulės baterijos gali tapti beveik nepastebima pastato apdailos dalimi, o ne išskirtiniu, akis traukiančiu priedu.

  • Pingvinų plunksnos įkvėpė plėvelę pastatams: vienu paviršiumi šildo, kitu vėsina ir taupo energiją

    Pingvinų plunksnos įkvėpė plėvelę pastatams: vienu paviršiumi šildo, kitu vėsina ir taupo energiją

    Dauguma pasyvių šiluminių dangų atlieka vieną aiškią funkciją: arba sugeria šilumą, arba ją atspindi. Tai veikia stabiliose sąlygose, tačiau mūsų klimato juostoje pastatas vasarą perkaista, o žiemą praranda šilumą, todėl vienakryptės dangos tampa kompromisu.

    Tyrėjai, įkvėpti pingvinų plunksnų sandaros, pasiūlė kitą logiką: medžiagą, kuri gali persijungti tarp šildymo ir vėsinimo režimų be variklių, jutiklių ar elektros. Idėja paremta daugiasluoksne biologija, kuri pingvinams padeda išgyventi ir šaltyje, ir intensyvioje saulėje.

    Medžiaga su dviem pusėmis

    Sukurta vadinamoji Januso plėvelė turi du skirtingai suprojektuotus paviršius. Viena pusė pritaikyta maksimaliai sugerti saulės energiją ir kelti paviršiaus temperatūrą, o kita skirta atspindėti saulės spinduliuotę ir efektyviai išspinduliuoti šilumą į dangų, taip vėsinant.

    Abu paviršiai padaryti superhidrofobiniai, todėl vanduo neužsilaiko, o susidarančio ledo procesas sulėtėja. Bandymuose fiksuota, kad ledo formavimasis gali vėluoti iki 812 sekundžių, o esant maždaug minus 6 laipsniams ir silpnai saulei ledas ištirpo per maždaug 17 minučių be papildomos energijos.

    Kaip veikia vanadžio dioksido jungiklis

    Pagrindinė technologijos dalis yra vanadžio dioksidas VO2, kuris ties maždaug 68 laipsnių riba staigiai pakeičia savybes. Žemesnėje temperatūroje jis labiau panašus į izoliatorių, tačiau įkaitęs pereina į metalui artimą laidžią būseną, o elektrinė varža sumažėja apie 10 000 kartų.

    VO2 integruotas į mikroskopines pluoštines struktūras polimero sluoksnyje. Temperatūrai pakilus, susidaro laidūs takai, kurie pakeičia medžiagos sąveiką su elektromagnetinėmis bangomis, todėl plėvelė gali tapti gerokai mažiau pralaidi mikrobangų ruožui.

    Ką rodo bandymai ir kur tai praverstų

    Šildančioji plėvelės pusė laboratorijoje sugerdavo apie 94,5 proc. į ją krentančios saulės energijos ir pakeldavo paviršiaus temperatūrą iki maždaug 73 laipsnių, tai yra apie 52 laipsniais virš aplinkos. Lauko bandymuose fiksuotas dar didesnis skirtumas, kai paviršius įkaito iki maždaug 87 laipsnių virš aplinkos.

    Vėsinanti pusė, turinti porėtą struktūrą su silicio dioksido dalelėmis, atspindėjo daugiau kaip 90 proc. saulės spinduliuotės ir išlaikė paviršių maždaug 4–12 laipsnių vėsesnį nei aplinka. Tai svarbu pastatams, nes mažina kondicionavimo poreikį karščio bangų metu.

    Tyrėjų vertinimu, pritaikius tokią dangą ant pastato atitvarų ir sezoniškai parenkant, kuri pusė atsukta į išorę, būtų galima sutaupyti apie 11 kilovatvalandžių vienam kvadratiniam metrui per metus. Praktikoje tai reikštų apčiuopiamą efektą dideliems fasadams ir stogams, ypač ten, kur šildymo ir vėsinimo sezonai ryškiai skiriasi.

    Vis dėlto technologija dar yra laboratorinės brandos stadijoje. Tolimesni žingsniai siejami su ilgaamžiškumo patikra realiomis oro sąlygomis, atsparumu ultravioletui, mechaniniam dėvėjimuisi ir gamybos mastelio didinimu, nes būtent tai dažniausiai lemia, ar inovacija iš prototipo tampa masiniu sprendimu.