Wenn wir die Chance haben, den Klimawandel umzukehren oder sogar zu verlangsamen, brauchen wir alle sauberen Energien, die wir bekommen können. Solar könnte potenziell ein großes Stück des Energiepakets sein. Vor allem in Großstädten, in denen der Stromverbrauch hoch ist, gibt es nicht viel Platz, um riesige Solarparks zu errichten. So nimmt das Ivanpah Solar Electric Generating System beispielsweise 3.500 Morgen der kalifornischen Mojave-Wüste ein.
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Aus Gebieten außerhalb der Städte kann Energie ziemlich leicht eingespeist werden. Die solare Effizienz hat jedoch physikalische Grenzen. Daher ist es wichtig, den gesamten verfügbaren Raum für die Energieerzeugung zu nutzen. Und während auf den Dächern der Stadt Platz für Sonnenkollektoren ist, könnte dieser Raum in gemäßigten Klimazonen für den Anbau lokaler Lebensmittel genutzt werden.
In Hochhäusern und Wolkenkratzern gibt es jedoch viele potenziell energieerzeugende Fenster.
Forscher der Michigan State University haben transparente Kunststoff-Sonnenkollektoren entwickelt, die an Fenstern angebracht werden können, ohne die Sicht zu beeinträchtigen. Dieselben Sammler können sich auch an die Bildschirme von Mobilgeräten halten. Laut einer aktuellen Veröffentlichung in der Zeitschrift Advanced Optical Materials lässt der Kunststoff alles sichtbare Licht durch. Die Sonnenschutzfenster erscheinen für das menschliche Auge nicht getönt oder trüb. Stattdessen ist das Material in winzige fluoreszierende organische Salzmoleküle eingebettet, die so konstruiert wurden, dass sie nur Teile des Lichtspektrums absorbieren, die Menschen nicht sehen können, wie beispielsweise ultraviolettes und nahes Infrarotlicht.
Richard Lunt, Assistenzprofessor am Michigan State und einer der Autoren der Zeitung, sagt, die Moleküle ähneln denen in der Natur und sind nur geringfügig verändert. "Wir passen sie an unsere Bedürfnisse an", schreibt er in einer E-Mail. „Das heißt, bestimmte Komponenten im unsichtbaren Sonnenspektrum zu ernten und bei einer anderen Wellenlänge im Infrarot zu leuchten.“ Dieses infrarote „Glühen“ wird dann von Streifen aus Photovoltaikzellen (im Wesentlichen winzigen Sonnenkollektoren) am Rand des Materials aufgenommen und gedreht in Strom. Von dort könnten die verkabelten Fenster die geerntete Energie zu lokalen Batterien oder zurück in das Stromnetz leiten.
Der Assistenzprofessor Richard Lunt und der Doktorand Yimu Zhao testen das transparente Solarmaterial an der Michigan State University. (GL Kohuth) Der transparente Solarkollektor muss noch ein wenig verfeinert werden, da sein Wirkungsgrad relativ niedrig ist: Nur 1 Prozent des ultravioletten und nahinfraroten Lichts wird in Elektrizität umgewandelt. Die meisten kommerziellen Solarmodule sind heute zwischen 15 und 20 Prozent effizient. Lund ist jedoch der Meinung, dass die Technologie bei weiteren Forschungen 5 Prozent oder mehr erreichen sollte.
„Wir suchen aktiv nach Wegen, um die Effizienz zu verbessern, indem wir die 'Glüh'-Effizienz verbessern und den Absorptionsbereich des Infrarotspektrums erweitern“, schreibt Lunt. Er sagt auch, dass eine weitere Abstimmung der Wechselwirkungen zwischen den Licht sammelnden Molekülen und dem transparenten Material, in das sie eingebettet sind, die Menge der gesammelten Energie erhöhen sollte.
Laut Lunt gibt es die Grundidee für lumineszierende Solarkollektoren seit Jahrzehnten. Im Gegensatz zu anderen Projekten zielt diese Arbeit darauf ab, nicht sichtbares Licht zu sammeln. Er behauptet, dass sie mit industrieller Standardverarbeitung hergestellt werden können und nur eine geringe Menge an Solarzellen am Rand des Materials erforderlich sind, um die Energie optisch zu sammeln. Das heißt, sie sollten relativ kostengünstig herzustellen sein. Die Tatsache, dass sie in die vorhandene Infrastruktur von Gebäuden und Fenstern eingebaut werden können, dürfte auch die Kosten gegenüber Standalone-Solarmodulen senken.
Lunt hält es jedoch für wahrscheinlich, dass die Technologie zuerst in der kleinen Elektronik zum Einsatz kommt, da sie bereits genug Energie produziert, um Dinge wie E-Reader und intelligente Fenster mit Strom zu versorgen. Das Team hat ein Unternehmen gegründet, Ubiquitous Energy, Inc., das an der Kommerzialisierung der Technologie arbeitet. Sie erwarten, dass ihre transparenten Solarkollektoren in den nächsten fünf Jahren auf Gebäuden und mobiler Elektronik zu sehen sein werden.
Der Professor glaubt auch nicht, dass die potenziellen Anwendungen hier aufhören, und bemerkt, dass die Technologie auch auf anderen Glasoberflächen, wie z. B. Autoscheiben, eingesetzt werden kann.
„Sie können sogar darüber nachdenken, diese Geräte auf Oberflächen zu platzieren, auf denen Sie bestimmte ästhetische Merkmale oder Muster wie Abstellgleise, Textilien oder sogar Werbetafeln beibehalten möchten“, schreibt Lunt. "Sie könnten überall um uns herum sein, ohne zu wissen, dass sie da sind."
