برگی از جنس انرژی پاک

سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک قدیمی‌تر چندان اثرگذار و به‌صرفه نیستند و فقط می‌توانند بین ۱۰تا ۲۵درصد از انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کنند و باقی انرژی به‌صورت گرما، دمای سلول‌های خورشیدی را تا حد زیادی (به‌خصوص در روزهای آفتابی تابستان) بالا می‌‌برد. محققان در طرحی جدید موفق به طراحی نوعی بلوک‌های تولید انرژی خورشیدی با الهام از طبیعت شده‌اند. 

از راه‌های پایین آوردن دمای سلول‌های خورشیدی، استفاده از روش‌های مدیریت ترمودینامیکی مانند استفاده از جریان‌های بادی و آبی است. استفاده از چنین روش‌هایی تولید سلول‌های خورشیدی را پیچیده‌تر می‌کند. این کار همچنین باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود و ازسوی دیگر تولید انرژی کل را به‌دلیل مصرف انرژی سامانه‌های خنک‌کننده، کاهش می‌دهد. حالا محققان کالج سلطنتی لندن به‌دنبال روشی جدید برای بهینه‌سازی مصرف برق در خنک‌سازی گرمای ایجاد شده و تولید هرچه بهتر الکتریسیته از نور خورشید هستند. 

راهکار طبیعت

دانشمندان سعی کرده‌اند تا از مهم‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی خورشیدی در طبیعت یعنی گیاهان الهام بگیرند. این فناوری جدید برگ پی‌وی(PV-leaf) نام گرفته است. در ساخت این برگ‌ها از مواد مقرون به‌صرفه و ارزان‌‌قیمت‌تر استفاده شده است. برگ گیاهان، ساختار خارق‌العاده‌ای دارد؛ لایه‌ها و بخش‌های مختلف برگ که به آن اجازه می‌دهد آب را از سمت ریشه حرکت دهد و به سمت خودش بکشاند. این عمل برگ، «ترادمش» نام دارد. عمل ترادمش به برگ کمک می‌کند تا حین انجام عمل فتوسنتز خنک و فعال باقی بماند. دانشمندان با الگوگیری از همین ساختار، برگ پی‌وی را توسعه داده‌اند. این محصول می‌تواند فرآیند فرادمش را شبیه‌سازی کند. در این فناوری از لوله‌های طبیعی استفاده شده است که بدون نیاز به پمپاژ، می‌تواند آب را از یک مخزن مجزا به سمت سلول‌های خورشیدی هدایت کند. این کار کمک می‌کند آب در تمام سلول پخش و سپس بخار شود. در کنار برق تولید شده، می‌توان بخار آب و به همراه آن گرمای سیستم را در یک گرد‌آورنده (کلکتور) جذب کرد. تمام این فرآیند در یک پکیج هوشمند و جمع‌وجور اتفاق می‌افتد که می‌تواند به صورت مؤثر گرما را از سلول‌های خورشیدی دور کند.

یک تیر و دو نشان

پروفسور کریستوس مارکیدس، رئیس آزمایشگاه انرژی پاک کالج سلطنتی در رابطه با این فناوری جدید توضیح می‌دهد: «اجرای این طراحی نوآورانه برگ‌مانند می‌تواند انتقال انرژی در سطح جهان را تسریع کند.» او همچنین ادامه می‌دهد: «این طرح می‌تواند به دو چالش‌ مهم جهانی پاسخ دهد؛ اول نیاز جهانی به انرژی بیشتر و دوم نیاز بشر به آب شیرین بیشتر.»
نتایج آزمایش‌ها روی فناوری سلول پی‌وی برگ‌مانند نشان داد که این سلول‌ها نسبت به سلول‌های خورشیدی عادی که امروزه استفاده می‌شوند به‌صرفه‌تر است و قابلیت تولید برق آن ۱۰درصد بیشتر از دیگر سلول‌های خورشیدی است. این فناوری همچنین ظرفیت تولید سالانه ۴۰میلیارد مترمکعب آب شیرین دارد. این سلول‌های خورشیدی برگ‌مانند دیگر نیازی به مواد و تجهیزات مانند فن‌ برای خنک‌سازی، بخش‌های کنترل و پمپ برای تزریق آب ندارد و همین امر هزینه‌ها را تا حد زیادی کاهش خواهد داد. در کل به نظر می‌رسد این فناوری در صورت تولید انبوه و وارد شدن به بازار می‌تواند انقلاب جدیدی به‌پا کند و شاهد دوران تازه‌ای در مبحث انرژی‌های پاک خواهیم بود.

منابع: Nature، IFL Science