Solarenergie: Rotierende Sonnenkollektoren können die Effizienz um 32 Prozent steigern

Während eines Fulbright-Stipendiums in Uganda bemerkte die Professorin der Colgate-Universität, Beth Parks, einen schwerwiegenden Fehler in den Solarzellen, auf den die Gemeinden in Afrika südlich der Sahara Strom beziehen. Die Sonne bewegt sich. Die Sonnenkollektoren nicht.

Angesichts der Tatsache, dass maximal Der theoretische Wirkungsgrad der am häufigsten verwendeten Photovoltaikzelle beträgt nur etwa 29 Prozent, jeder kleine Tropfen zusätzliches Sonnenlicht zählt.Durch den Verbleib im stationären Bereich, argumentierte sie, ließen Sonnenkollektoren wertvolle Energie verloren gehen.

Aus nur einem Eimer Wasser und einigen Felsen baute Beth Parks ein neues, langsam rotierendes Solarmodul, das den täglichen Sonnenbogen nachzeichnet. Nach einer Testphase von 20 Tagen stellte Parks fest, dass ihre sich langsam verschiebenden Panels 32 Prozent mehr Energie sammelten als Modelle mit fester Position, ein Unterschied von mehreren hundert Watt, so die American Physics Society. Sie stellte ihre Ergebnisse auf der März-Tagung der American Physical Society 2019 vor.

Warum Roaming-Solarmodule ein Game-Changer sein könnten

Diese wenigen zusätzlichen hundert Watt reichen nicht aus, um in amerikanischen Haushalten einen großen Unterschied zu machen, wo der durchschnittliche Stromverbrauch nach Angaben des US-Energieministeriums täglich etwa 29 kWh pro Tag beträgt.

In Uganda, wo fast jeder vierte Mensch keinen Zugang zu Elektrizität hat, beträgt der tägliche Stromverbrauch eines durchschnittlichen Haushalts nur 0,04 kWh / Tag. Dies bedeutet, dass das Design von Parks allein - wenn weit verbreitet - ganze Gemeinden verändern könnte. Es bedeutet Zugriff auf Mobiltelefone. Nach Einbruch der Dunkelheit leuchtet.

Als Associate Professor für Physik hatte Parks andere Solarpanel-Modelle gesehen, bei denen Gewichtssysteme verwendet wurden, um sich im Laufe eines Tages langsam zu verschieben. Diese dynamischen Rahmen wurden jedoch nie getestet, sagt Parks, noch wurden sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten entworfen.

So bauen Sie ein Pivoting Solar Panel

In Zusammenarbeit mit Studenten der Mbarara University of Science and Technology entwickelte Parks einen Solarmodulrahmen aus Metallröhren, den lokale Schweißer leicht erhalten konnten. Die Platte wird dann an einem Drehpunkt befestigt. Auf der Westseite ein Eimer Steine; im Osten ein Eimer Wasser. Da das Gewicht des Wassereimers dank eines kontrollierten Lecks langsam abnimmt, verschiebt sich das Paneel langsam und folgt der Sonne.

Derzeit, so Parks, seien selbst die kostengünstigeren Sonnenkollektoren für die meisten Familien immer noch zu teuer, und die Mehrheit der Paneele sei an die Dächer der Häuser geschweißt, um Diebstahl zu verhindern. Eine höhere Effizienz bedeutet jedoch, dass Platten kleiner und damit auch günstiger sein können. Leicht zu transportierende Rahmen und kleinere Paneele ermöglichen es den Bewohnern, ihre Systeme jede Nacht nach innen zu bringen, sodass sie nicht mehr verschraubt werden müssen. Die Gesamtkosten des Parks-Systems - zu dem eine Solarzelle, ein Akku, ein Ladegerät und ein Rahmen gehören - liegen etwa zehn Prozent unter dem eines herkömmlichen, montierten Solarmoduls. Die Master-Studenten arbeiteten kürzlich mit einem lokalen Schweißer zusammen, um ein Rahmendesign von 6 USD zu erzielen.

Das neue verschiebbare Solarpanel von Parks - sowohl durch sein Design als auch durch seine Kosten - verdeutlicht die Bedeutung immersiver Forschung, insbesondere des Bauens innerhalb einer Gemeinde zum diese Gemeinschaft Wie hätte sie sonst gewusst, das Design leicht genug und klein genug zu machen, um jeden Tag nach innen zu kommen? Wie hätte sie sonst den Effekt verstanden, den nur eine Handvoll mehr Kilowatt auf den Alltag eines Haushalts haben kann?

Momentan ist Parks wieder in den Vereinigten Staaten. Sie sieht jedoch die weit verbreitete Akzeptanz ihres Designs als Chance für das Wachstum der kleinen Industrie in ganz Uganda.