La tecnologia solar comuna pot alimentar dispositius intel·ligents a l'interior

Cada vegada que encengueu una llum a casa o a l'oficina, esteu gastant energia. Però, i si encendre l'interruptor de la llum també signifiqués produir energia?

Normalment pensem en cèl·lules solars, o fotovoltaiques (PV), fixades als sostres, convertint la llum solar en electricitat, però portar aquesta tecnologia a l'interior podria augmentar encara més l'eficiència energètica dels edificis i dinamitzar sectors de tecnologies intel·ligents sense fil, com ara alarmes de fum, càmeres i temperatura. sensors, també anomenats dispositius d'Internet de les coses (IoT). Ara, un estudi de l'Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia (NIST) suggereix que un enfocament senzill per capturar la llum a l'interior pot estar a l'abast. Els investigadors del NIST van provar la capacitat de càrrega interior de petits dispositius fotovoltaics modulars fets de diferents materials i després van connectar el mòdul de menor eficiència, compost de silici, a un sensor de temperatura sense fil.

Els resultats de l'equip', publicats a la revistaEnergy Science&lificador; Enginyeria, demostren que el mòdul de silici, absorbint només la llum d'un LED, proporcionava més potència que el sensor consumit en funcionament. Aquest resultat suggereix que el dispositiu podria funcionar contínuament mentre els llums romanen encesos, cosa que eliminaria la necessitat que algú intercanviés o recarregui manualment la bateria.

& quot;La gent del camp ha assumit que' és possible alimentar dispositius IoT amb mòduls fotovoltaics a llarg termini, però abans'no hem vist realment les dades que ho permetin. ara, així que aquest és una mena de primer pas per dir que ho podem treure," va dir Andrew Shore, enginyer mecànic del NIST i autor principal de l'estudi.

La majoria dels edificis s'il·luminen durant el dia amb una barreja de sol i fonts de llum artificial. Al capvespre, aquest últim podria continuar subministrant energia als dispositius. Tanmateix, la llum de fonts interiors comunes, com ara els LED, abasta un espectre de llum més estret que les bandes més amples emeses pel sol, i alguns materials de cèl·lules solars són millors per capturar aquestes longituds d'ona que altres.

Per esbrinar exactament com s'apilarien alguns materials diferents, Shore i els seus col·legues van provar minimòduls fotovoltaics fets de fosfur d'indi gal (GaInP), arsenur de gal·li (GaAs), dos materials orientats a la llum LED blanca, i silici, un material menys eficient però més assequible i habitual.

Els investigadors van col·locar els mòduls de centímetres d'ample sota un LED blanc, allotjat dins d'una caixa negra opaca per bloquejar les fonts de llum externes. El LED va produir llum a una intensitat fixa de 1000 lux, comparable als nivells de llum d'una habitació ben il·luminada, durant la durada dels experiments. Per als mòduls fotovoltaics de silici i GaAs, el remull a la llum interior va resultar menys eficient que el sol, però el mòdul GaInP va funcionar molt millor sota el LED que la llum solar. Tant els mòduls GaInP com GaAs van superar significativament el silici a l'interior, convertint el 23,1% i el 14,1% de la llum LED en energia elèctrica, respectivament, en comparació amb l'eficiència de conversió d'energia del 9,3% del silici'.

No va sorprendre als investigadors, la classificació va ser la mateixa per a una prova de càrrega en la qual van cronometrar quant de temps van trigar els mòduls a omplir una bateria de 4,18 volts mig carregada, amb el silici que va arribar al final per un marge de més d'un dia i mig.

L'equip estava interessat a saber si el mòdul de silici, malgrat el seu baix rendiment en relació amb els seus competidors de primer nivell, podria generar prou potència per fer funcionar un dispositiu IoT de baixa demanda, va dir Shore.

El seu dispositiu IoT escollit per al següent experiment va ser un sensor de temperatura que van connectar al mòdul fotovoltaic de silici, col·locat una vegada més sota un LED. En encendre el sensor, els investigadors van trobar que era capaç d'alimentar les lectures de temperatura sense fils a un ordinador proper, alimentat només pel mòdul de silici. Al cap de dues hores, van apagar la llum de la caixa negra i el sensor va continuar funcionant, la seva bateria es va esgotar a la meitat de la velocitat que va necessitar per carregar-se.

& quot;Fins i tot amb un mini mòdul menys eficient, vam descobrir que encara podríem subministrar més potència de la que consumia el sensor sense fils," va dir Shore.

Els investigadors' Les troballes suggereixen que un material ja omnipresent en mòduls fotovoltaics exteriors es podria reutilitzar per a dispositius interiors amb bateries de baixa capacitat. Els resultats són especialment aplicables als edificis comercials on els llums estan encesos durant tot el dia. Però, com funcionarien els dispositius amb energia fotovoltaica en espais que només s'il·luminen de manera intermitent durant el dia o s'apaguen a la nit? I quin factor seria la llum ambiental que entra des de l'exterior? Les cases i els espais d'oficines&no són capses negres després de tot.

L'equip té previst abordar ambdues qüestions, primer instal·lant dispositius de mesura de la llum a la instal·lació de proves residencials d'energia net zero del NIST' per entendre quina llum hi ha disponible durant tot el dia a una residència mitjana, Shore. dit. A continuació,' replicaran les condicions d'il·luminació de la casa net-zero al laboratori per esbrinar com funcionen els dispositius IoT amb energia fotovoltaica en un escenari residencial.

Introduir les seves dades als models informàtics també serà important per predir quanta potència produirien els mòduls fotovoltaics a l'interior donat un cert nivell de llum, una capacitat clau per a una implementació rendible de la tecnologia.

& quot;& #39;Estem encenent els nostres llums tot el temps i a mesura que ens movem més cap a edificis comercials i habitatges informatitzats, la fotovoltaica podria ser una manera de recollir part de l'energia lumínica malbaratada i millorar la nostra eficiència energètica. ," va dir Shore.

Font de la història:

Materialsproporcionat perInstitut Nacional d'Estàndards i Tecnologia (NIST).Nota: el contingut es pot editar per estil i longitud.