211service.com
Zonnekoeling met fotonisch reflectorpaneel
Stanford-onderzoekers ontwikkelen dakpanelen die gebouwen koelen door warmte terug de ruimte in te sturen, een techniek die efficiënter zou kunnen zijn dan het laten werken van een airconditioner op zonnepanelen.
Professor in de elektrotechniek Shanhui Fan (midden) leidde het nieuwe onderzoek naar gebouwkoeling met en afgestudeerde studenten Aaswath Raman (links) en Eden Rephaeli (rechts). Krediet: Stanford.
Professor in de elektrotechniek Shanhui Fan heeft een apparaat ontworpen dat materialen gebruikt waarmee hij kan manipuleren hoe warmte en licht de temperatuur van een gebouw beïnvloeden. Hij stelt zich platte dakpanelen voor die de koelenergie overdag aanzienlijk kunnen verminderen of die kunnen worden gebruikt om huizen te koelen die geen toegang hebben tot netstroom en airconditioning.
Fan co-auteur van a papier over het theoretische potentieel van een apparaat dat zowel zonlicht reflecteert als warmte afgeeft met behulp van meerdere lagen fotonische materialen. Zijn team aan Stanford ontving onlangs een eenjarige subsidie van $ 400.000 van het onderzoeksbureau ARPA-E om een demonstratie te bouwen om de prestaties te testen. De groep bouwt nu aan dat prototype en hoopt de technologie uiteindelijk te commercialiseren.
Het paneel zou twee componenten hebben, beide met behulp van lagen nanogestructureerde fotonische kristallen. De ene is in wezen een spiegel met materialen die zijn geoptimaliseerd om de hoeveelheid zonnestraling die door het dak van een gebouw wordt geabsorbeerd, te minimaliseren. Daarboven bevindt zich een aparte laag van siliciumcarbide en kwarts die warmte van een gebouw omzet en de ruimte instraalt. Warmte van een datacenter kan bijvoorbeeld in heet water worden vervoerd en onder de panelen worden geleid. Het paneel zou die warmte dan uitstralen om het uit het gebouw te verwijderen, legt Fan uit. Conceptueel zou het paneel omgekeerd werken van een traditioneel zonnepaneel voor warm water, dat de energie van de zon opneemt en omzet in warm water.
Het ontwerp bestaat uit twee functies in één apparaat. Eén laag reflecteert zonlicht om een structuur koel te houden, terwijl een tweede laag warmte van het gebouw naar buiten uitstraalt in een golflengte zodat het niet door broeikasgassen in de atmosfeer wordt vastgehouden.
Om de efficiëntie van het apparaat te verbeteren, zijn delen van de paneelmaterialen ontworpen om thermische straling uit te zenden in een zeer specifieke golflengte die de overdracht van energie naar de atmosfeer maximaliseert. De onderzoekers schatten dat zo'n apparaat theoretisch een netto koeling van 100 watt per vierkante meter zou kunnen halen. Als airconditioning een groot deel van je energiebehoefte uitmaakt, wat niet zo ongewoon is, kan het efficiënter zijn dan een zonnecel te nemen en een airconditioner te besturen, zegt hij.
De panelen zelf zouden geen bewegende delen hebben, dus de bediening zou eenvoudig zijn. Fan stelt zich magazijnen voor die bedekt zijn met dit soort panelen, die volledig wit zouden zijn om zonlicht te weerkaatsen. In theorie zou het gereflecteerde zonlicht op een fotovoltaïsch zonnepaneel kunnen worden gericht om ook elektriciteit op te wekken.
De materialen die in het apparaat gaan, zijn niet erg duur en kunnen worden gemaakt met lithografie of andere goedkope fabricagetechnieken, zegt hij.