Enerji üreten pencereler

Pencereler, binalar ile dış ortam arasındaki en önemli ısı değişim kanalı olup, binalara giren veya çıkan enerji kaybının %50’sini oluşturmaktadır. Enerji verimliliği ve enerji üretimi için pencereler, çatı ve duvarların güçlü bir tamamlayıcısıdır. Günümüzde kullanılan elektrik üreten pencereler şeffaf fotovoltaik hücrelerin camla birleşmesi sonucu oluşur. 

Çin Bilimler Akademisi (SICCAS) Şanghay Seramik Enstitüsü‘ndeki araştırmacılar, güneş-termal-elektrik dönüşümünü malzemelerin dalga boyu seçici absorpsiyonuyla birleştiren yeni bir tür şeffaf güç üreten pencere önerdiler. İlgili sonuçlar Advanced Energy Materials‘da yayınlandı.

Binaların estetiği değişmeden ve tasarım kısıtı olmaksızın şeffaf güneş panelleri pencerelere entegre edilebilir ve bunlar elektrik üretebilirler. Şeffaf güneş panellerinin aktivitesinin artması olumlu bir gelişmedir ancak şeffaflığın artması güç dönüşümünde azalmaya yol açmaktadır. Bu noktada araştırmacılar yeni bir yöntem geliştirmiştir. Güneş-termal-elektrik dönüşümünü Cs_0,33WO₃ ve reçineden oluşan dalga boyu seçici bir filmi kullanan ekip, %88’e kadar  yüksek görünür ışık geçirgenliği ile ultraviyole ve kızılötesi ışınların absorpsiyonunu kolaylaştırır, böylece şeffaflıkta azaltmaya gidilmeden, absorblanan ışığın tamamını enerjiye çevirebilir. Filmi, termoelektrik üretim ile birleştiren prototip, güneş ışığına maruz kalan 0,01 m2’lik alanda yaklaşık 4 V’luk bir çıkış voltajı üretir¹. 

Şekil 1: Cs_0,33WO₃ nano parçacık tozu.

Termoelektrik cihazlar, filmin kenar bölgeleri boyunca sıralanmak üzere tasarlanmıştır. Isı, geniş alanlı dalga boyu seçici film tarafından sürekli olarak toplanır ve daha sonra ısının elektriğe dönüştürüldüğü termoelektrik cihazların sıcak tarafına yanal olarak iletir. Bu güç üreten sistem, enerji dönüşüm verimliliğini pencerenin ışık geçirgenliğinden ayırarak her ikisi için de bağımsız düzenleme sağlar. Kızılötesi ışığın emilmesi sayesinde bu teknoloji, binaların soğutma yükünü de azaltarak enerji tasarrufu sağlayabilir.

Kaynaklar

1. Zhang, Q., Huang, A., Ai, X., Liao, J., Song, Q., Reith, H., Cao, X., Fang, Y., Schierning, G., Nielsch, K., Bai, S., & Chen, L. (2021). Transparent Power-Generating Windows Based on Solar-Thermal-Electric Conversion. Advanced Energy Materials, 2101213. https://doi.org/10.1002/aenm.202101213
2. https://techxplore.com/news/2021-08-transparent-power-generating-windows-based-solar-thermal-electric.html