Most már értem a napenergiát XXIV. - Különleges napelemek 3. rész

Űrkutatás, NASA

Az űrkutatás a kezdetek óta (1950-es évek vége) alkalmazza a napelemet, mivel korábban nem volt semmilyen más lehetőség. Az űrhajókon (és műholdakon) többrétegű, nagyteljesítményű, különleges Ga/As ötvözetekből kialakított napelemet használnak.

37. Ábra - A NASA szerelő csapata az űrhajó napelem-szárnyának építése közben.

Dupla üveges napelem

Az építészeti előírások megszigorításával mindennapossá vált a kettős (hármas, légréteges) üvegek alkalmazása a nyílászárók területén (Umin= 1,1). A nagy üvegfelületek mindig is csábítólag hatottak az energetikusok számára. Tudniillik, extrém hőveszteségek alakulhatnak ki, ezt elkerülendő: nosza hozzunk be energiát innen is. Az építészek nagy örömére, a különleges igények, hamar létrehozták a megoldást is: megszülettek a dupla üveges napelemek – thermo napelem. Elsődleges alkalmazásuk: télikertek, átriumok, üvegházak.

38. Ábra - a Thermo üveges napelem rétegrendje, sematikus ábrázolásban.

39. Ábra - Üvegház tetejére alkalmazott áltranszparens kettős üvegezésű thermo napelem.

40. Ábra - Egy légréteges, 4 napelem cellás thermo napelem, áltranszparens megoldásban, kivezetésekkel ellátva.

41. Ábra - Az építészet egyre gyakrabban alkalmazza ezt a megoldást, mert megfelel az építőipari szabványoknak. Minél magasabban van beépítve annál erősebb (biztonsági üveg előírások).

Cserép napelem

Hasonlóan a nagy üvegfelületekhez, a nagy „kihasználatlan” tetőfelületek is csábítólag hatottak, a nyughatatlan fejlesztő elmékre, új termék született: a napelem cserép. A terméknek kalandos élete volt, hosszú fejlesztésen ment keresztül (1985-ben már felmerült az ötlet, meg is valósult), és félő, hogy még nincs vége, újabb és újabb változatok jönnek (mennek). Vannak istenes és istentelen megoldások. A tető a házban nagyon fontos és komoly építészeti követelményeknek, szabványoknak kell megfeleljen. Ezt egy másik, ugyancsak igen komoly, ráadásul villamos eszközzel össze „házasítani”, nagy kihívást jelent, termék szinten. A tetőbe integrált napelemek ráadásul nehezebben (néha semennyire sem!) szellőznek, így a hőmérsékletük is szinte mindig magas, ami egyáltalán nem kedvező az energiahozamok szempontjából.

42. Ábra. (A-F) Különféle napelemes tetőhéjalás megoldások. — 42. Ábra (A-F) - Különféle napelemes tetőhéjalás megoldások.

Színes napelemek

Az építészetben szinte minden igény felmerül, a kacsalábon forgó kastélytól a földbe vájt barlanglakásokig, igy történt az eset a napelemekkel is. Megjelent az igény a színes napelem iránt is. Mivel a napelem nem aktív fényforrás ezért viszonylag könnyű volt ezt az igényt kielégíteni: a napelemek felületére egy reflexiós réteget vittek fel, ennek anyaga és főleg vastagsága (interferencia) határozza meg a színt.

43. Ábra - Egy napelem gyártó színes monokristályos cella kínálata

44. Ábra - Polikristályos, színes napelemek.

Ruha, öltözék

A kezdet kezdetén (de még a közepén sem) merte senki sem elgondolni azt a lehetőséget, hogy egyszer napelemes tulajdonságokkal rendelkező ruhát (öltözék tartozékokat) fogunk viselni. A nanotechnológia megjelenésével azonban új (szinte beláthatatlan) lehetőségek nyíltak. A grafén szálakba rejtett napelem szálakból készített „szövet” ígéretesnek bizonyult.

45. Ábra. (A,B) Elemi grafén szálak „összefonása” (A), scanning elektron mikroszkópos (SEM) kép. Szövet szerű anyagok előállítása nano méretű grafén szálakból (B).

46. Ábra - A napelem alkalmazás megjelenése a ruházatunkban, kiegészítő öltözékeinkben.

Összefoglalás

A cikksorozatban a világban fellelhető különleges napelem szerkezetek széles skáláját mutattuk meg a teljesség igénye nélkül. Azért különlegesek, mert nagyok, mert többlet hozammal bírnak, mert színesek, más alakúak, mert rájuk lehet lépni, stb.,

Mióta megismertük a valódi korlátainkat a napelem iparban, igyekszünk minden erőnkkel átlépni, megkerülni azokat. Cikkünkben az emberi elme hatalmas teremtő erejét mutatjuk be, napelemes területen, mihelyt egy problémával szembe találkozik. A napelem ipar következő évtizede igen nagy változásokat rejt, melyeket ma még senki sem lát világosan.