Çeviren: Ümit Sözbilir
Düzenleyen: Esranur Maral
Özet: Çatıdaki ışımasal (radyatif) soğutma sistemi, güneş enerjisi mevcut olmadığında aydınlatma gücü sağlayabilir.
Araştırmacılar, geceleri verimli bir şekilde enerji üretebilen şebekeden bağımsız ve düşük maliyetli modüler bir enerji kaynağı tasarladılar. Sistem, piyasada bulunan güncel teknolojiyi kullanıyor. Bu sistem kentsel alanlarda gece aydınlatması ihtiyacını karşılamaya veya gelişmekte olan ülkelerde aydınlatma sağlamaya yardımcı olabilir.
Güneş enerjisi elektrik üretiminde birçok fayda sağlasa da bundan faydalanmanın temelinde güneş ışığının dağılımı vardır. Güneş ışığının dağılımı birçok yerde sınırlı olabiliyor ve geceleri ne yazık ki kullanılamıyor. Gün boyunca üretilen enerjiyi depolayan sistemler genel olarak pahalıdır ve bu, güneş enerjisi kullanım maliyetini artırır.
Enerji Üretim Yolu
Daha ucuz bir alternatif bulmak için Stanford Üniversitesinden Shanhui Fan liderliğindeki araştırmacılar, ışımasal (radyatif) soğutmayı araştırdılar. Bu yaklaşım, elektrik üretmek için çevredeki havadan emilen ısıdan ve soğuk alanın radyant soğutma etkisinden kaynaklanan sıcaklık farkını kullanır.
Amerikan Optik Topluluğunda (OSA) çalışan araştırmacılar, kurumun kendi dergisi olan Optics Express‘te yayımladıkları çalışmada teorik olarak pil veya herhangi bir harici enerji gerektirmeyen bir çatı cihazıyla metrekare başına 2,2 Watt üretebilen optimize edilmiş bir ışımasal soğutma yaklaşımının incelemesini yaptı. Bu, deneysel olarak gösterilen enerji miktarının yaklaşık 120 katıdır ve güvenlik veya çevre uygulamalarında kullanılanlar gibi modüler duyaçları çalıştırmak için yeterlidir.
Makalenin ilk yazarı Lingling Fan, “Gelişmekte olan ve kırsal alanlar da dâhil olmak üzere herkese güvenilir ve sürdürülebilir düşük maliyetli aydınlatma enerji kaynaklarına erişim sağlayabilecek yüksek performanslı aydınlatma üretimi geliştirmek için çalışıyoruz. Modüler bir enerji kaynağı, çeşitli uygulamalarda kullanılan şebeke dışı duyaçları da çalıştırabilir ve otomobillerden gelen atık ısıyı kullanılabilir güce dönüştürmede ondan yararlanabiliriz.” dedi.
Güç Üretimini En Üst Düzeye Çıkarmak
Işımasal soğutma kullanarak elektrik üretmenin en verimli yollarından biri termoelektrik güç üreteci kullanmaktır. Bu cihazlar, bir ısı kaynağı ile cihazın soğuk tarafı veya ışımasal soğutucu arasındaki sıcaklık farklarını bir elektrik voltajına dönüştürerek güç üretmek için termoelektrik malzemeler kullanır.
Yeni çalışmada araştırmacılar, çatıda kullanılacak bir cihazdan gece elektrik üretimini en üst düzeye çıkarmak için termoelektrik güç üretiminin her adımını optimize ettiler. Enerji üretimini iyileştirdiler. Böylece sisteme çevreleyen havadan daha fazla ısı akışı sağladılar ve bu enerjinin cihaz tarafından kullanımının verimini artıran ticari olarak mevcut yeni termoelektrik malzemeleri dâhil ettiler. Ayrıca, bir çatı katının bir metrekaresini kaplayan bir termoelektrik güç jeneratörünün ısı kaybı ve termoelektrik dönüşüm arasında en iyi değiş tokuşu ne seviyede sağlayabileceğini hesapladılar.
Araştırma ekibinin bir üyesi olan Wei Li, “En önemli yeniliklerden biri, cihazın soğuk tarafına takılan seçici bir yayıcı tasarlamaktı. Bu, ışımasal soğutma sürecini optimize eder ve böylece güç jeneratörü aşırı ısıdan daha verimli bir şekilde kurtulabilir.” dedi.
Araştırmacılar, gerçekçi fiziksel parametrelerle bir sistemin benzetimini yapmak için bilgisayar modellemesini kullanarak yeni yaklaşımı gösterdiler. Modeller, önceki deneysel sonuçları doğrulayarak onları yeniden üretti ve araştırmacılar tarafından tasarlanan optimize edilmiş sistemin termoelektrik dönüşüm kullanılarak maksimum verimlilik olarak hesaplanana yaklaşabileceğini ortaya çıkardı.
Araştırmacılar, deneyler yapmanın yanı sıra sistemin pratik uygulamalarını genişletebilmek için sistemi gündüz çalıştırmaya yönelik en uygun tasarımları da inceliyorlar.