מתקן סולארי-תרמי לחימום ביתי

מתקן סולארי-תרמי מבוסס-פולימרים חדש הוא הראשון מסוגו המסוגל לייצר אנרגיה גם מחום וגם מאור השמש – התקדמות העשויה לצמצם את עלויות החימום הביתי ביותר מארבעים אחוזים

מתקן סולארי-תרמי מבוסס-פולימרים חדש הוא הראשון מסוגו המסוגל לייצר אנרגיה גם מחום וגם מאור השמש – התקדמות העשויה לצמצם את עלויות החימום הביתי ביותר מארבעים אחוזים.

תוספים גיאותרמיים המוכנסים למשאבות חימום המצויות כיום בשוק מאפשרים לקלוט חום מהאוויר או מהקרקע. מתקן חדשני זה מנצל נוזל הזורם במערכת המצויה בתוואי גג הבית על-מנת לקלוט חום מהשמש בזמן שתא סולארי משולב מייצר חשמל מאותו האור.

"זוהי גישת מערכות להפיכת ביתך ליעיל במיוחד מאחר והמתקן אוסף הן אנרגיה סולארית והן חום," אמר החוקר David Carroll, מנהל המרכז לננוטכנולוגיה וחומרים מולקולאריים באוניברסיטת Wake Forest. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Solar Energy Materials and Solar Cells.

תא סולארי רגיל הממוקם ע"ג הגגות לא מסוגל לנצל כשבעים וחמישה אחוזים מהאנרגיה המגיעה אליו מהשמש מאחר והוא אינו מסוגל לקלוט את אורכי-הגל הארוכים יותר בספקטרום השמש – תחום התת-אדום. יתרה מכך, התאים הללו מסוגלים לקלוט את אור השמש רק בשעות היום.

"ע"ג משטחי הגג יש כמות גדולה של אור נראה ושל חום הנובע מקרינה תת-אדומה. תעשיית התאים הסולאריים, ברובה, התעלמה עד עתה מהחום הזה," מסביר החוקר הראשי.

העיצוב של המתקן הסולארי-תרמי החדשני מנצל את החום הזה באמצעות מערך משולב של צינורות שקופים בקוטר של חמישה מילימטרים בלבד. בצינורות אלו זורמת תערובת של שמן יחד עם חומר צבע ייחודי. קרני אור השמש חודרות דרך הצינורות השקופים ומגיעות לשמן, שם הן מומרות לחשמל באמצעות תא פוטווולטאי פולימרי המצוי בחלקו האחורי של הצינור השקוף. בתהליך זה השמן מתחמם ואז ניתן להזרימו לתוך משאבת חימום שתוביל את החום הזה ישירות לתוככי הבית, לדוגמא.

בניגוד לתאים סולאריים שטוחים שבהם נעשה שימוש כיום, העקמומיות של הצינורות המצויים בתוך המתקן החדש מאפשרת לקלוט הן את אור השמש בתחום הנראה והן את החום הנובע מהקרינה התת-אדומה החל מזמן הזריחה ועד זמן השקיעה. מאפיין זה משמעו כי המתקן החדש מספק אנרגיה למשך זמן ארוך יותר מהיממה בהשוואה לתאים סולאריים רגילים.

לאור המבנה הגמיש של המתקן והיכולת שלו לקלוט אור בזוויות משופעות, זהו גם המתקן הסולארי-תרמי הראשון אי-פעם שניתן לעיצוב בצורת רכיבי בנייה אמיתיים – ניתן לעצבו כך שייראה ממש כמו רעפי גגות המשמשים היום בבניה רגילה.

בחינות של המתקן הסולארי-תרמי החדשני הצביעו על קבלת יעילות המרה של קרינה לאנרגיה בשיעור של 30 אחוזים. לשם השוואה, תא סולארי רגיל המורכב מחומר בולע פולימרי מספק לא יותר משמונה אחוזים של יעילות המרה. צוות המחקר מתכנן לבנות את התא הסולארי-תרמי הראשון בגודל של מטר ריבועי כבר הקיץ, שלב חיוני בהעברת טכנולוגיה זו לרמה מסחרית.
הידיעה על המחקר