Ala

Voivatko uudet ikkunamallit auttaa rakennuksia tuottamaan omaa energiaansa?

Voivatko uudet ikkunamallit auttaa rakennuksia tuottamaan omaa energiaansa?

Toimistorakennuksen ikkunat [Kuva: C P Storm, Flickr]

Nykyaikaiset rakennukset käyttävät tällä hetkellä noin 40 prosenttia kehittyneiden maiden kulutetusta energiasta, josta kaksi kolmasosaa johtuu lämmityksestä ja jäähdytyksestä. Vuosien mittaan joukko innovatiivisia ikkunamalleja on ilmestynyt osana energiasektorin ja tutkimuslaitosten yleisiä yrityksiä vähentää energiankäyttöä ja vähentää kustannuksia.

Yksi uusimmista innovaatioista on University College Londonin (UCL) kehittämä energiansäästö älykäs ikkuna. Tämä muotoilu, joka on edelleen hyvin testausvaiheessa, sisältää heijastuksenestotoiminnon, joka koostuu nanorakenteista, jotka vähentävät huoneen ympärillä heijastuvan valon määrän alle 5 prosenttiin. Nanorakenteet on järjestetty malliksi, joka jäljittelee tiettyjen hyönteisten, kuten koiden, heijastamattomuutta, mikä auttaa vähentämään häikäisyä. Ikkunoissa on myös ohut vanadiinidioksidipäällyste, joka estää lämmön pääsemisen rakennuksesta kylminä päivinä ja estää samalla auringonvalon infrapunasäteilyn pääsyn lämpiminä päivinä.

Nanorakenteet on myös suunniteltu vähentämään veden tarttumista siten, että sadepisarat pyrkivät vierimään lasilta, kerätessään pölyä ja likaa, jolloin ikkunat ovat itse asiassa osittain itsepuhdistuvia. Tekniikan ja fysiikan tutkimusneuvoston (EPSRC) osittain rahoittaman projektin yleisenä tavoitteena on säästää energiaa, vähentää siivouskuluja ja vähentää lämmityslaskuja 40 prosenttia.

Tohtori Ioannis Papakonstantinoun johtama UCL-tutkimusryhmä toivoo, että nämä ikkunat ovat kaupallisesti saatavilla kolmen tai viiden vuoden kuluessa. Samaan aikaan tiimi pyrkii myös kehittämään älykkään polymeerikalvon, joka voitaisiin asentaa olemassa oleviin ikkunoihin tuottamaan samanlainen itsepuhdistuva ja energiaa säästävä vaikutus.

Ikkunoita valmistetaan myös sähköntuotantopinnoitteilla, jotka tuottavat uusiutuvaa energiaa. Yksi tällaisia ​​malleja valmistava yritys on SolarWindow Technologies, joka ilmoitti testaavansa tällaista tuotetta viime vuoden maaliskuussa. Yhtiön tavoitteena oli kehittää ikkuna, joka voisi tuottaa energiaa ja tuottaa sijoitetun pääoman tuottoprosentin vuoden kuluessa. Elokuussa SolarWindow ilmoitti, että sen uusi ikkuna voisi tuottaa 50-kertaisen määrän tavallisten aurinkopaneelien tuottamaa energiaa rakennusta kohti sekä tuottaa energiaa tuottavia pinnoitteita olemassa oleville ikkunoille, jotka on valmistettu orgaanisista materiaaleista, kuten hiilestä, vedystä, typestä ja hapesta. Nämä pinnoitteet olisi asennettava ikkunan sisäpuolelle aurinkokennojen suojaamiseksi. Energia syntyy useista "näkymättömistä" johdoista pinnoitteen sisällä.

[Kuva: SolarWindow Technologies]

SolarWindow ei ole ainoa, joka työskentelee tällaisten mallien parissa. Michiganin osavaltion yliopiston tutkijat loivat täysin läpinäkyvän energiaa tuottavan ikkunan elokuussa 2014. Ikkuna toimii kuin aurinkosähkökenno ja se oli SolarWindowin tuotteen tapaan suunniteltu korkeisiin rakennuksiin, kuten toimisto- ja kerrostaloihin Yhdysvaltain kaupungeissa. Tutkimusta jatkaa MIT-startup Ubiquitous Energy, jonka perustaa Richard Lunt, kemian tekniikan ja materiaalitieteen apulaisprofessori Michiganin osavaltion yliopistossa. Ikkuna toimii siten, että se kerää aurinkospektrin näkymättömän osan ja antaa samalla näkyvän valon läpi, toisin kuin muut "aurinkoikkunat", jotka ovat vain "osittain läpinäkyviä", johtuen siitä, että aurinko-PV: n tuottaminen vaatii normaalisti absorptiota fotonien muuntamiseksi elektroneiksi. Tämä tarkoittaa, että täysin läpinäkyvän PV-kennon luominen on periaatteessa mahdotonta. Jos ikkuna yrittää noudattaa PV-lähestymistapaa, ikkunan on ainakin absorboitava osa valosta, mikä tekee siitä parhaimmillaan vain osittain läpinäkyvän.

Michigan State University ja Ubiquitous Energy ovat noudattaneet erilaista lähestymistapaa siinä mielessä, että he ovat kehittäneet ”läpinäkyvän luminesoivan aurinkokeskittimen” (TLSC), joka koostuu orgaanisista suoloista, jotka absorboivat ultravioletti- ja infrapunavalon tietyt aallonpituudet. Ne sitten valaistetaan toisena, ei-näkyvänä, aallonpituisena infrapunavalona, ​​joka ohjataan kohti ikkunan reunaa, jossa muovilevyn reunaa pitkin mustina nauhoina näkyvät tavanomaisen PV-materiaalinauhat muuttavat sen sähköksi.

KATSO MYÖS: Kanadan erittäin energiatehokkaat nettotallet

Tällä hetkellä TLSC: n hyötysuhde on vain noin 1 prosentti, mutta tutkijoiden mielestä tämä voi kasvaa massatuotannon myötä. Tätä voidaan sitten käyttää korkeiden rakennusten ikkunoihin tai, pienemmässä mittakaavassa, mobiililaitteiden näyttöihin.

Jotkut energiaa tuottavat ikkunat voivat alentaa rakennuksen sisäilman lämpötilaa, toisin sanoen tarjota jäähdytysvaikutuksen. Solaria kehittää ikkunaa, joka sisältää 2,5 mm: n PV-nauhat upotettuna ikkunalasiin, mikä paitsi tuottaa energiaa myös vähentää "auringon lämmönvahvistuskerrointa", auringonvalon vaikutusta sisäiseen lämpötilaan.

Kuinka tehokkaita nämä innovaatiot ovat, kun ne tulevat markkinoille, olettaen, että ne on kaupallistettu onnistuneesti, on vielä nähtävissä. Tällä hetkellä suurinta osaa niistä testataan ja kehitetään edelleen, ja tämä markkinarako on vielä vasta lapsenkengissään.

Siitä huolimatta, jos voidaan valmistaa ikkunamalleja, jotka tuottavat energiaa tehokkaasti, se on yksi askel kohti rakennusten kykyä tuottaa energiaa yksin, jakamalla energiantuotantoa paikallisesti, säästämällä energiaa ja kustannuksia ja vähentämällä hiilipäästöjä.

Se voi olla varsin jännittävää - jos se toimii.


Katso video: Helppo ikkunanpesu (Joulukuu 2020).