211service.com
Solkylning med fotonisk reflektorpanel
Stanford-forskare utvecklar takpaneler som kyler byggnader genom att skicka tillbaka värme till rymden, en teknik som kan vara effektivare än att driva en luftkonditionering från solpaneler.
Elektroteknik Professor Shanhui Fan (mitten) ledde den nya forskningen om byggnadskylning med och doktoranderna Aaswath Raman (vänster) och Eden Rephaeli (höger). Kredit: Stanford.
Elektroteknikprofessor Shanhui Fan har designat en enhet som använder material som gör att han kan manipulera hur värme och ljus påverkar byggnadens temperatur. Han föreställer sig platta takpaneler som avsevärt kan minska energin för kylning under dagtid eller användas för att kyla hem som inte har tillgång till elnät och luftkonditionering.
Fan var medförfattare till a papper på den teoretiska potentialen hos en enhet som både reflekterar solljus och avger värme med hjälp av flera lager av fotoniskt material. Hans team på Stanford tilldelades nyligen ett ettårigt anslag på 400 000 USD från forskningsbyrån ARPA-E för att bygga en demonstration för att testa dess prestanda. Gruppen bygger nu den prototypen och hoppas på att så småningom kommersialisera tekniken.
Panelen skulle ha två komponenter, båda med skikt av nanostrukturerade fotoniska kristaller. Den ena är i huvudsak en spegel med material som är optimerade för att minimera mängden solstrålning som absorberas av en byggnads tak. Ovanför den finns ett separat lager av kiselkarbid och kvarts som omvandlar värme från en byggnad och strålar ut i rymden. Värme från ett datacenter kan till exempel transporteras i varmvatten och ledas under panelerna. Panelen skulle sedan utstråla den värmen för att ta bort den från byggnaden, förklarar Fan. Konceptuellt skulle panelen agera omvänt från en traditionell solvärmepanel, som tar solens energi och omvandlar den till varmvatten.
Designen består av två funktioner i en enhet. Ett lager reflekterar solljus för att hålla en struktur sval, medan ett andra strålar värme från byggnaden utåt i en våglängd så att den inte fångas i atmosfären av växthusgaser.
För att förbättra enhetens effektivitet är delar av panelens material konstruerade för att avge termisk strålning i en mycket specifik våglängd som maximerar överföringen av energi till atmosfären. Forskarna uppskattar att en sådan anordning teoretiskt skulle kunna uppnå en nettokylning på 100 watt per kvadratmeter. Om luftkonditionering är en stor del av ditt energibehov, vilket inte är så ovanligt, kan det vara mer effektivt än att ta en solcell och köra en luftkonditionering, säger han.
Panelerna i sig skulle inte ha några rörliga delar så driften skulle vara enkel. Fan föreställer sig lagerhus täckta med dessa typer av paneler, som skulle vara helt vita för att reflektera solljus. I teorin kan det reflekterade solljuset riktas mot en solcellspanel för att även generera elektricitet.
Materialen som skulle gå in i enheten är inte särskilt dyra och kan tillverkas med litografi eller andra billiga tillverkningstekniker, säger han.