Solafkøling med fotonisk reflektorpanel

Stanford-forskere udvikler tagpaneler, der køler bygninger ved at sende varme tilbage til rummet, en teknik, der kunne være mere effektiv end at køre et klimaanlæg fra solpaneler.

Elektroteknik Professor Shanhui Fan (i midten) ledede den nye bygningskøleforskning med og kandidatstuderende Aaswath Raman (til venstre) og Eden Rephaeli (til højre). Kredit: Stanford.

Elektroteknikprofessor Shanhui Fan har designet en enhed, som bruger materialer, der giver ham mulighed for at manipulere, hvordan varme og lys påvirker bygningstemperaturen. Han forestiller sig flade tagpaneler, som i høj grad kan skære ned på køleenergien i dagtimerne eller bruges til at køle hjem, der ikke har adgang til netstrøm og aircondition.

Fan var medforfatter til en papir på det teoretiske potentiale af en enhed, der både reflekterer sollys og udsender varme ved hjælp af flere lag af fotoniske materialer. Hans team i Stanford blev for nylig tildelt et etårigt 400.000 dollars tilskud fra ARPA-E-forskningsbureauet for at bygge en demonstration for at teste dens ydeevne. Gruppen er nu ved at bygge den prototype og håber i sidste ende at kommercialisere teknologien.

Panelet ville have to komponenter, begge ved hjælp af lag af nanostrukturerede fotoniske krystaller. Det ene er i det væsentlige et spejl med materialer, der er optimeret til at minimere mængden af ​​solstråling, der absorberes af en bygnings tag. Over det er et separat lag lavet af siliciumcarbid og kvarts, der omdanner varme fra en bygning og udstråler den ud i rummet. Varme fra et datacenter kan for eksempel føres i varmt vand og føres under panelerne. Panelet ville så udstråle den varme for at fjerne det fra bygningen, forklarer Fan. Konceptuelt ville panelet virke omvendt af et traditionelt solvarmepanel, som tager solens energi og omdanner den til varmt vand.

Designet består af to funktioner i én enhed. Et lag reflekterer sollys for at holde en struktur kølig, mens et andet udstråler varme fra bygningen udad i en bølgelængde, så den ikke fanges i atmosfæren af ​​drivhusgasser.

For at forbedre effektiviteten af ​​enheden er dele af panelets materialer konstrueret til at udsende termisk stråling i en meget specifik bølgelængde, der maksimerer overførslen af ​​energi til atmosfæren. Forskerne vurderer, at en sådan enhed teoretisk kunne opnå en nettokøling på 100 watt pr. kvadratmeter. Hvis aircondition er en stor del af dit energibehov, hvilket ikke er så usædvanligt, er det måske mere effektivt end at tage en solcelle og køre et klimaanlæg, siger han.

Selve panelerne ville ikke have nogen bevægelige dele, så betjeningen ville være enkel. Fan forestiller sig lagerbygninger dækket med disse typer paneler, som ville være helt hvide for at reflektere sollys. I teorien kunne det reflekterede sollys rettes mod et solcellepanel for også at generere elektricitet.

De materialer, der ville gå ind i enheden, er ikke særlig dyre og kunne laves med litografi eller andre billige fremstillingsteknikker, siger han.

skjule