Окна смогут запасать электричество
Стеклопакеты
новейших небоскрёбов уже научились вырабатывать энергию из солнечного
излучения. А недавно стали появляться и массовые электрохромные окна,
управляемо затеняющие помещение от слишком яркого света, пишет сайт compulenta.ru. Теперь китайские исследователи под руководством профессора Чжи Сян Вэя из Национального центра нанотехнологий разработали окно, комбинирующее в себе солнечную батарею, электрохромное окно и суперконденсатор. Мало того, оно ещё сгибается и разгибается без потери свойств!
Так
называемые смарт-стёкла давно не новость, хотя пока их чаще применяют
для наружной рекламы, нежели для освещения зданий. Обычно это
электрохромные устройства, меняющие прозрачность в зависимости от
приложенного напряжения. Когда слишком большое количество солнечного
света попадает через стекло в помещение, такие «умные стёкла»
автоматически становятся всё менее и менее прозрачными, оставляя, с
одной стороны, достаточное количество дневного света для сохранения
нормальной инсоляции помещений, а с другой — не допуская перегрева
комнаты в жаркое время года.
Смарт-стекло до включения (слева) и после (справа)
Кроме того, смарт-стекло позволяет уменьшить потери тепла зимой,
снижая обратную прозрачность при превышении потока инфракрасной
радиации, уходящего из помещения, и даже заменять жалюзи и механические
затеняющие экраны (шторы). Наконец, в прозрачном состоянии
электрохромное смарт-стекло не пропускает ультрафиолетового излучения
(если в нём заложена такая особенность).
Основные
недостатки смарт-стекла — стоимость, в два-три раза превышающая цену
аналогичного по площади обычного стекла, и необходимость использования
электрического напряжения для изменения прозрачности. По оценке Чжи Сян
Вэя, со дороговизной можно примириться, ибо смарт-стекло заменяет
собой жалюзи и снижает затраты на кондиционирование и отопление.
Поэтому он взялся за ликвидацию другого минуса — энергопотребления.
Его разработка — энергонакапливающее смарт-стекло (energy storage smart
window, ESS window) — использует волокна из относительно дешёвого
проводящего полимера полианилина, который способен быть не только
электрохромным материалом (менять светопропускающую способность при
приложении напряжения), но и действовать в качестве суперконденсатора.
Волокна полианилина, погруженные в стекле в токопроводящий гель, вместе
образуют два электрода. По мере роста освещённости смарт-стекло сначала
накапливает электроэнергию, действуя как фотоэлемент (хотя и с
небольшим КПД), а затем, когда ёмкость суперконденсаторов
переполняется, начинает менять светопропускающую способность стекла,
постепенно уменьшая её. Если энергия стекла используется каким-то
потребителем в помещении (например телевизором), то затемнения не
происходит, поскольку суперконденсатор не переполняется. Однако если
такое смарт-стекло не подключать в сеть, оно быстро превысит свою
накапливающую ёмкость и начнёт снижать поток солнечной энергии,
поступающей в помещение, не требуя при этом никакого стороннего
электропитания.
Кстати, фотоэлементная полимерная подложка
смарт-стекла обещает быть более долговечной, чем обычно, поскольку
электрохромный слой изначально защищает органику от разрушения
УФ-лучами.
Полимерная природа полианилина и его гибкость,
по словам разработчиков, позволяют внедрять его даже в здания, не
оборудованные первоначально смарт-стёклами: ведь новое смарт-стекло
можно скручивать, если в нём нет нужды, и вновь разворачивать при
слишком жаркой либо холодной погоде, минимизируя теплопотери здания без
дополнительных затрат электричества.
Соответствующая работа была опубликована в журнале Energy & Environmental Science.
Оконный портал tybet.ru