Traditionele zonnetechnologie absorbeert zonlicht om de spanning te verminderen. Vreemd genoeg kunnen sommige materialen in de tegenovergestelde richting bewegen en energie produceren door warmte uit te stralen naar de koude nachtelijke hemel. Een groep ingenieurs uit Australië demonstreerde deze theorie in actie, met behulp van technologie die vaak wordt gebruikt in nachtkijkers om stroom op te wekken.
Tot nu toe produceert het prototype slechts een kleine hoeveelheid stroom en het is onwaarschijnlijk dat het een concurrerende hernieuwbare energiebron is, maar in combinatie met de bestaande fotovoltaïsche technologie kan het een kleine hoeveelheid energie gebruiken die door zonnecellen wordt geleverd om af te koelen na een lange, hete dag op het werk.
"Foto-elektriciteit, de directe omzetting van zonlicht in elektriciteit, is een kunstmatig proces dat mensen hebben ontwikkeld om zonne-energie om te zetten in elektriciteit", zegt Phoebe Pearce, een natuurkundige aan de Universiteit van New South Wales. "In die zin is het thermoradiatieve proces analoog: we leiden de energie die in het infrarode bereik stroomt van de warme aarde naar het koude heelal." Door de atomen in welk materiaal dan ook te dwingen met warmte te oscilleren, zorg je ervoor dat hun elektronen laagenergetische pulsaties van elektromagnetische straling genereren in de vorm van infrarood licht. Hoe zwak deze elektronische flikkering ook is, hij is nog steeds in staat om een langzame stroom van elektriciteit te starten. Het enige dat hiervoor nodig is, is een elektronisch eenrichtingsverkeerslicht dat een diode wordt genoemd. Gemaakt van de juiste combinatie van elementen, kan een diode elektronen verplaatsen terwijl het langzaam zijn warmte afgeeft aan een koelere omgeving.
In dit geval is de diode gemaakt van kwik-cadmiumtelluride (kwik-cadmiumtelluride (MCT)). Het vermogen van MCT om midden- en ver-infrarood licht te absorberen en om te zetten in stroom, wordt al gebruikt in apparaten die infrarood licht detecteren. Wat niet helemaal duidelijk was, was hoe deze specifieke truc effectief kon worden gebruikt als een echte krachtbron.
Bij verwarming tot ongeveer 20°C genereerde een van de geteste MCT fotovoltaïsche detectoren een vermogensdichtheid van 2,26 ml per vierkante meter. Dit is natuurlijk niet genoeg om een kan water voor de ochtendkoffie te koken. Voor deze kleine taak heb je waarschijnlijk genoeg MCT-panelen nodig om meerdere stadsblokken te bestrijken. Maar dat is niet echt het punt, aangezien het nog erg vroeg in het veld is om over een echte uitkomst te praten, en er is potentieel voor de technologie om zich in de toekomst aanzienlijk verder te ontwikkelen.
“Op dit moment is de demonstratie van de thermoradiatiediode erg laag vermogen. Een van de uitdagingen was het daadwerkelijk detecteren", zegt hoofdonderzoeker Ned Ekins-Dowkes. Maar de theorie zegt dat de technologie uiteindelijk ongeveer 1/10 van het vermogen van een zonnecel kan produceren. Met deze efficiëntie is het misschien de moeite waard om MCT-diodes in typische PV-netwerken te weven, zodat ze batterijen blijven opladen lang nadat de zon ondergaat.
Voor alle duidelijkheid: het idee om een afkoelende planeet te gebruiken als bron van laagenergetische straling is iets dat ingenieurs al geruime tijd interesseert. Verschillende methoden hebben verschillende resultaten opgeleverd, allemaal met hun eigen kosten en baten. Door echter de limieten van elk te testen en hun vermogen om meer infrarood te absorberen te verfijnen, kunnen we een reeks technologieën ontwikkelen die elke druppel energie uit bijna elk type afvalwarmte kunnen persen.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook:
- Elon Musk overhandigde zonnepanelen en Tesla Powerwall-energieopslagsystemen aan Oekraïne
- Zonne-energie is meer geschikt voor Martiaanse kolonies dan kernenergie